放頂煤液壓支架的創新與發展

【摘要】本文詳細介紹了放頂煤液壓支架的發展歷程。在這方面的研究雖然國內比國際上較晚一點，但是國內的發展速度很快，在某些方面也達到了國際先進水平。

【關鍵詞】放頂煤液壓支架現狀發展設計

一、煤炭行業現狀

綜合機械化開采運用到放頂煤開采工作面后，使放頂煤開采技術進入了一個新的發展階段。由于工作面由液壓支架實現可靠、快速的支護，放頂煤作業在安全可靠的工作條件下進行，明顯提高了工作面產量。經過近二十年的經驗積累和發展，綜采己成為國內主要開采技術，隨之而來的是大量需求配套液壓支架，因此，研制新型高效液壓支架已迫在眉睫。

液壓支架的研制在很大程度上提高了我國的采煤機械化水平。液壓支架是由液壓元件與金屬構件組成的支護和控制頂板的設備，以高壓液體作為動力，實現支撐、切頂、移架和推移輸送機等一整套工序。實踐表明液壓支架具有支護性能好、強度高、移架速度快、安全可靠等優點。綜合機械化采煤設備是由液壓支架與可彎藍輸送機和采煤機組成，可增加采煤工作面產量、提高勞動生產率、降低成本、減輕工人體力勞動和保證安全生產。

液壓支架在工作過程中，必須具備升、降、推、移四個基本動作，利用泵站供給的高壓乳化液通過工作性質不同的液壓缸來完成這些動作，如圖1所示。

1、放頂煤液壓支架的分類

放頂煤液壓支架可分為兩種：第一種為掩護尾粱插板式放頂煤液壓支架。其結構型式為支撐掩護式。按四連桿機構又可分為正反兩類。第二種為落煤窗13式放頂煤液壓支架。按結構型式可分為掩護式和支撐掩護式，按輸送機的臺數可分為單輸送機和雙輸送機兩類；按窗口的設置位置可分為水平窗口和傾斜窗口兩類。

2、低位放頂煤液壓支架的特點

低位放頂煤液壓支架在實踐中不斷探索和改進，從FY400/14/28型放頂煤液壓支架發展成以 ZFSB3600/17/28型為代表的低位小插板放頂煤架型和以ZFSB4000/17/28型為代表的反向四連桿式低位大插板放頂煤架型。這兩種架型目前是放頂煤的主導架型，有以下幾個特點：（1）相比其他放頂煤支架架型，從煤壁到放煤口的距離最長，經過頂粱的反復支撐和在掩護梁上的垮落，頂煤破碎較充分，對放煤極為有利。（2）支架的抗扭，抗偏載能力強，穩定性好。（3）由于放煤口低并且連續，放煤效果好，沒有脊背損失，采出率高。（4）低位放煤可減小煤塵。（5）后輸送機沿底板布置，浮煤容易摔出，移架輕快.同時尾粱插板可以切斷大塊煤，使放煤口不易阻塞。（6）后部放煤空問大，尾梁擺動角度大，有助于頂煤的冒落，放煤效率高。

目前，我國在放頂煤液壓支架的研究方面取得了較大成果。（1）隨著計算機技術的發展，我國己經在放頂煤液壓支架的設計中應用了計算機輔助設計（CAD）。（2）在放頂煤液壓支架的設計方法和理論方面有了較大的發展。（3）在放頂煤液壓支架研究工作中成功應用有限元技術，實現了用計算機對放頂煤液壓支架進行模擬試驗。（4）完善了放頂煤液壓支架技術規范和標準化建設。近年來，我國己經制定出17項有關放頂煤液壓支架系列技術標準，是目前世界上放頂煤液壓支架標準最完善的國家之一。總之，隨著三維模型設計軟件和有限元分析軟件的廣泛應用，我國在放頂煤液壓設計方面己經有了長足的發展。

三、放頂煤液壓支架的存在問題

我國雖然在放頂煤液壓技術方面取得了一些成績，但是相對于發達國家而言，還存在不足：第一，我國的綜采范圍和落后的技術與產煤第一大國的地位不對應。第二，我國的放頂煤液壓控制技術水平還比較落后。我國傳統材料、工藝、性能與世界發達國家還是存在很大的差距。第三，我國的放頂煤液壓支架控制系統研究比較落后，嚴重制約了支架的移動速度和經濟效益的提高。現在我國放頂煤液壓支架還是基本采用手動先導程序控制。

近年來，計算機輔助設計技術的廣泛使用，極大地提高了放頂煤液壓支架設計水平，但仍然存在一些突出問題，主要有以下幾點：（1）目前廣泛使用的有限元分析法由于建模困難，只能對個別部件進行分析，無法對整架分析。（2）由于缺少對整體強度的分析，導致對不同工況下支架受力趨勢分析不明確。（3）在使用接觸法計算處理各個組件的連接問題時，往往由于接觸面選擇困難，使分析效率低下。