煤礦用液壓支架的輕量化設計探討

鄧凱吉 郝少鵬

摘 要：近年來我國經濟取得了穩定較快發展，隨著國內煤炭資源需求的增大，對于煤礦的開采和勘探工作規模逐漸變大，同時在煤礦中利用液壓支架的輕量化設計方法也變得尤為重要。本文就煤礦中利用液壓支架的輕量化設計技術展開討論，主要涉及輕量化設計存在的問題以及發展方向兩個方面。

關鍵詞：煤礦;液壓支架;輕量化設計

隨著社會的不斷進步，近年來我國在煤礦資源的開發利用上也有了較大的技術突破和設計研究，其中伴隨著液壓支架輕量化的設計使用，極大地促進了煤炭行業的產能升級、改造進程，適應了行業轉型的需求;同時在一定程度上提高了煤炭資源開發的安全程度。但在實際使用當中，液壓支架輕量化的設計方案仍然面臨著較大的問題，下面對于液壓支架輕量化的設計問題和使用展開詳細論述。

1 煤礦液壓支架的輕量化設計問題分析

據有關調查顯示，我國大多數煤炭開采企業中都會采用液壓支架輕量化技術設計方法，來提高煤炭資源的開采量和開采水平。借助液壓支架輕量化的設計在完善產能機構的同時，也適當的減少了資源浪費，增加了技術開發利用，促進了煤炭行業的發展。然而，不同使用液壓支架輕量化的設計裝置也存在著不同的問題類型，下面具體展開論述。

在具體的液壓裝置發展進程中，我國的煤炭液壓支架輕量化的設計一直處于一個起步晚、發展速度快、利用程度較高的現實情況上。但是考慮到具體的諸如開采環境和地理條件以及開采能力等實踐水平的限制，具體的煤礦液壓支架輕量化的設計使用，存在一定的現實問題;在具體利用時需要因地制宜，考慮到不同作業方式和地質構造的外在環境限制。除此之外，在分析利用液壓支架輕量化的設計方法時，會受到分析能力和條件的影響，對于液壓支架的選擇上也會存在差異。當開采人員使用有限元法進行初始的強度分析時，必不可少的就會出現計算數學與彈性相關理論的問題。開采人員需要利用計算機進行數據分析，從而達到精準、高效的解決煤礦開采問題的目的。借助計算機開展的有限分析，不僅在一定程度上是對煤炭開采技術的進步，而且也為液壓支架輕量化的設計提供理論基礎。

除此之外，在進行實際的煤礦液壓支架輕量化的設計利用時，也存在著焊接工藝的使用問題。由于我國現在的焊接技術還落后于國外，所以在進行與煤炭液壓支架輕量化的設計相關的焊接時，不可避免的將會出現各種問題，從而影響到整體裝置的使用。同時，在具體的操作過程中，電液閥技術作為一個重要的支撐對于液壓支架的使用年限和實用水平都有較大影響。

2 煤礦液壓支架的輕量化設計使用對策

上面已經對煤礦液壓支架輕量化設計容易出現的問題進行了大致的分析，可以看出，煤礦開采過程中對于具體液壓支架輕量化設計的使用受到諸多因素的影響。根據以上信息以及液壓支架輕量化設計使用在實際操作中應注意的問題，進而采取有針對性的措施進行排查、改進。主要對策有以下幾個方面：

2.1 液壓支架輕量化優化目標

在實際的煤炭開采工程中，液壓支架在使用時必須具備一定的結構強度構造，才能承重一定的水平，幫助煤炭資源的開采工作。但是，考慮到煤礦的地理環境以及地質構造等條件，在輕量化設計上，首先要對液壓支架的重量和構造進行改善，達到小體積大能量的使用效果。在優化體積之外的方面就是改變液壓支架的適用范圍，改變液壓支架的應力和強度限制，最終達到在合理區間內液壓支架輕量化的最佳效果。最后一個優化方面在于液壓支架優化前后的對比問題，在保持液壓支架有之前一般使用效果的同時，還要保障在一定限度上對于液壓支架的構造整改和技術進步。優化以后的液壓支架不僅具有更加合理的構造布局，而且其體型、用材和操作難度都將有所降低，并且有效地節約了煤炭開采的成本。

2.2 液壓支架的設計改造工程建設

在進行了上文的對于液壓支架輕量化目標的改建之后，對于液壓支架的設計改造工程將變得尤為重要。在進行煤礦勘探和實際操作過程中，高度的機械化液壓裝置不僅對于作業效率是較大的提升，而且對于煤炭企業也是創造出較大的企業效益;借助液壓支架的使用，在降低相關工作人員的施工強度的基礎上，也是提高安全性和效率的一個體現。但是，這一切都要建立在液壓支架優化設計改造過程之后。具體的設計改造包括材料的輕量化、結構設計的輕量化以及制作工藝的輕量化。從材料的選擇上入手，對于液壓支架中造價較高的材料，選擇另外一種復合材料替代，但是也要產生相同的效果。在結構設計改造上，輕量化指的是基于對液壓支架的結構、形狀、造型以及不同部位材料的合理使用方面的整改，最終的目的是降低材料使用成本，減少不合理構造，增加液壓支架的密度，同時提高性價比。最后一個方面在于制作工藝的改進，在此方面并無太大的程序要求和實踐經驗，具體內容需要企業自身去挖掘、進步，降低設備使用成本，創新技術建設。總而言之，我國國內市場上對于液壓支架的類型設計上還處于比較單一的階段，相關專業的研發和技術設計條件較低，液壓支架的發展空間是巨大的;實現煤礦液壓支架輕量化的機械化設計目標是未來主要的發展方向和技術創新與突破的要求。

3 總結

綜上所述，在進行煤礦液壓支架的輕量化設計時，不僅要考慮到本身液壓支架的使用效果問題，而且要對于輕量化的有限范圍達到更好的改善結果。通過煤礦的液壓支架輕量化設計改進，在優化構造的基礎上也降低了煤炭企業的生產成本和使用材料限制;除此之外也為我國液壓支架輕量化設計奠定了一定的理論基礎，創造出更大化的社會效益。

參考文獻：

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作者簡介：鄧凱吉（1991-），男，河南林州人，?？?，助理工程師，主要從事煤礦機械工藝流程設計工作。