采煤综合机械化，是加速我国煤炭工业发展，大幅度提高劳动生产率，实现煤炭工业现代化的一项战略措施。综合机械化不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻笨重的体力劳动，改善作业环境，是煤炭工业技术的发展方向。液压支架是综合机械化采煤方法中最重要的设备之一。
液压支架主要由以下几个基本部分组成：顶梁，掩护梁和四连杆机构，侧护板，底座，立柱，千斤顶。设计要遵从支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则。
在支撑掩护式的设计过程中，前梁、主顶梁、掩护梁和立柱等结构件的设计是重点。本论文介绍了液压支架的结构，类型，工作原理，特点，目的及要求，对掩护式液压支架作了详尽的分析和介绍，讲述了这种支架的方案和用途。
目录
中文摘要............................................. 错误！未定义书签。
Abstract ............................................. 错误！未定义书签。
第一章引言......................................... 错误！未定义书签。
1.1前言 ......................................... 错误！未定义书签。
1.2绪论 (1)
1.2.1我国液压支架的发展 (2)
1.2.2 液压支架的发展动向 (2)
1.液压支架的组成与分类………………………………………………………
第二章支架设计...................................... 错误！未定义书签。
2.1 工况分析..................................... 错误！未定义书签。
2.2 液压支架工作原理 (4)
2.2.1 支架升降 (4)
2.2.2 支架移动和推移输送机 (6)
2..支架结构的选择 (6)
2.3.1 顶梁的选取 (7)
2.3.2 侧护板的选取 (7)
2.3.3 底座的选取…………………………………………………………… ..7
2.3.4 推移装置的选取 (7)
2.3.5 护邦装置的选取 (8)
2.3.6 防倒滑装置的选取 (8)
2.3.7 液压支架的主要液压元件和泵站 (8)
2.3.7.1 立柱 (8)
2.3.7.2 液控单向阀 (9)
2.3.7.3 安全阀 (9)
2.3.7.4 操纵阀 (10)
2.3.7.5 泵站 (10)
2.4 支架主要尺寸的确定 (11)
2.4.1 已知参数 (11)
2.4.2 支架高度的确定 (11)
2.4.3 中心距和宽度的确定 (12)
2.4.4 梁端距和顶梁长度的确定 (12)
2.4.5 支架四连杆机构尺寸设计及计算 (12)
2.4.6 底座长度的确定 (16)
2.4.7 顶梁长度的确定 (16)
2.4.8 立柱的技术参数确定 (18)
2.4.8.1 立柱数的确定 (19)
2.4.8.2 支撑方式 (19)
2.4.8.3 立柱缸体内径 (19)
2.4.8.4 立柱间距 (20)
2.5 液压支架的受理分析和计算 (21)
2.5.1 顶梁的受力分析 (21)
2.5.2 掩护梁的受力分析…………………………………………………………
22
2.5.3 底座受理分析 (25)
2.6 液压支架主要部件的强度校核 (26)
2.6.1 顶梁强度校核 (26)
2.6.2 掩护梁强度校核 (32)
2.6.3 底座强度校核 (35)
2.6.4 立柱强度校核 (38)
2.7 液压系统设计 (42)
第三章结束语 (44)
第四章参考资料 (46)
20世纪50年代前，在国内外煤矿生产中，基本上采用木支柱、木顶梁或金属摩擦支柱铰接顶梁来支护顶板。1954年英国首次研制出液压支架，目前，以液压支架为主体的地下综采设备，已逐步向程控、遥控和自动化方向发展。我国是煤炭生产大国，在20世纪60年代也曾研制了几种液压支架，但未得到推广和应用。20世纪70年代我国从英、德、波兰和前苏联等国家引进数十套液压支架，经过使用、仿制和总结经验，到20世纪80年代以后我国液压支架的研制和应用获得了迅速的发展，相继研制和生产了TD系列、ZY系列和zz系列等20多种不同规格的液压支架。目前，在国内大、中型矿井中，条件合适的煤层均采用液压支架进行综合机械化开采。1980年起人们取得了对白移式液压支架的研制成功并逐步改进完善，进而普遍推广应用，使回采工作面采煤过程中的落煤、装煤、运煤和支护控顶等工序全部实现综合机械化，煤矿取得了较大综合效益。到20世纪90年代初，人们寻找到适合矿区资源条件的先进采煤方法，采用了放顶煤技术。
低位放顶煤液压支架是一种支持双输送机的支架架型，支架掩护梁后部铰接一个带有插板的尾梁，低位放顶煤液压支架一般为四柱支撑掩护式支架类型，这种架型有一个可以上下摆动的尾梁（摆动幅度45度左右），因此在摆动中可以松动煤层，并维持一个落煤的空间。尾梁中间有一个液压控制的插板，可以放煤和破碎大煤块，并且具有连续的放煤口。低位放顶煤支架分为小插板是低位放顶煤支架和大插板式低位放顶煤液压支架。
为了改进支架的支护性能，提高它对矿山地质条件的适应性，扩大使用范围，延长使用寿命，目前液压支架由下列几方面的发展动向：
大力发展掩护式和支撑掩护式支架，对其他形式的支架应逐步减少，原因是这些支架主要采用四连杆机构,使两端和媒壁之间的距离基本保持恒定;支柱支在顶梁上,提高支架的工作阻力;顶梁和掩护梁铰接,避免了两者之间产生的三角区;掩护梁和顶梁的主梁部分均装设侧护板,提高了支架的防护能力;采用整体自移式,便于支架操作和实现自动控制.
液压支架的进一步发展是着重解决扩大使用范围的问题,同时,为扩大支架适应的高度范围,广泛采用双伸缩式支柱.
采用高压乳化液泵,以提高支架的初撑力,很多国家使用的泵站压力以达到300公斤/cm2以上,为了简化支架管路系统和便于安装操作,开始采用”多芯管”先导式邻架控制的操纵方式.为加快移加速度,进一步改善操作条件,支架控制正在向自动控制方向发展,目前,分组程序控制已开始使用,全工作面的自动控制还处于研究阶段.
1.3液压支架的组成和分类
1.3.1液压支架的组成
液压支架是综采工作面支护设备，它的主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间，推移工作面采运设备。
液压支架的种类很多，但其基本功能是相同的。液压支架按其结构特点和与围岩的作用关系—“般分为三大类，即支撑式、掩护式(图1-2)和支撑掩护式(图1-3) 根据支架各部件的功能和作用，其组成可分为4个部分：
(1) 承载结构件，如顶梁、掩护梁、底座、连杆、尾梁等。其主要功能是承受和传递顶板和垮落岩石的载荷。
(2) 液压油缸，包括立柱和各类千斤顶。其主要功能是实现支架的各种动作，产生液压动力。
(3)控制元部件，包括液压系统操纵阀、单向阀、安全阀等各类阀，以及管路、液压、电控元件等。其主要功能是操作控制支架各液压油缸动作及保证所需的工作特性。
图1-2 掩护式液压支架结构图1-3 支撑掩护式液压支架结构
(4) 辅助装置，如推移装置、护帮(或挑梁)装置、伸缩梁(或插板)装置、活动侧护板、防倒防滑装置、连接件等。这些装置是为实现支架的某些动作或功能所必需的装置。
1.3.2液压支架的分类及特点
按液压支架在采煤工作面的安置位置来划分，有端头液压支架和中间液压支架。端头液压支架简称端头支架，专门安装在每个采煤工作面的两端。中间液压支架是安装在
除工作面端头以外的采煤工作面所有位置的支架。
中间液压支架按其结构形式来划分，可分为三种基本类型，即：支撑式、掩护式和支撑掩护式。
1 支撑式支架
支撑式支架是出现最早的一种架型，按其结构和动作方式的不同，支撑式支架又分为垛式支架（图1-4 a）和节式支架（图1-4 b）两种结构型式。垛式支架每架为一整体，与输送机连接并互为支点整体前移。节式支架由3
2个框节组成，移架时，各节之间互
~
为支点交替前移，输送机用于支架相连的推移千斤顶推移。节式支架由于稳定性差，现已基本淘汰。支撑式支架的结构特点是：顶梁较长，其长度多在m
4左右；立柱多，一般是6
4根，且垂直支撑；支架后部设复位装置和挡矸装置。以平衡水平推力和防止矸~
石窜入支架的工作空间内。
支撑式支架的支护性能是：支撑力大，且作用点在支架中后部，故切顶性能好；对顶板重复支撑的次数多，容易把本来完整的顶板压碎；抗水平载荷的能力差，稳定性差；护矸能力差，矸石易窜入工作空间；支架的的工作空间和通风断面大。
由上可知，支撑式支架适用于直接顶稳定、老顶有明显或强烈周期来压，且水平力小的条件。
此种支架在现阶段的综采工作面的生产时都已基本不再采用。
2 掩护式支架（如图1-2）
其主要由前梁、主梁、掩护梁和侧护板、底座、前后连杆、前梁千斤顶、推移千斤顶、操纵阀等组成。
(a) (b)
图1-4支撑式支架结构形式
a—垛式支架b—节式支架
它的结构特点是：有一个较宽的掩护梁以挡住采空区矸石进入作业空间，其掩护梁的上端与顶梁铰接，下端通过前后连杆与底座连接。底座、前后连杆和掩护梁形成四连杆机构，以保持稳定的梁端距和承受水平推力。立柱的支撑力间接作用与顶梁或直接作用与顶梁上。掩护式支架的立柱较少，除少数掩护式支架1根立柱外，一般都是一排2根立柱。这种支架的立柱都为倾斜布置，以增加支架的调高范围，支架的两侧有活动侧护板，可以把架间密封。通常顶梁较短，一般为3.0mm左右。
掩护式支架的支护性能是：支撑力较小，切顶性能差，但由于顶梁短，支撑力集中在靠近煤壁的顶板上，所以支护强度较大、且均匀，掩护性好，能承受较大的水平推力，对顶板反复支撑的次数少，能带压移架。但由于顶梁短，立柱倾斜布置，故作业空间和通风断面小。
由上可知，掩护式支架适用于顶板不稳定或中等稳定、老顶周期来压不明显、瓦斯含量少的破碎顶板条件。
3 支撑掩护式支架（如图1-3）
其主要由防片帮千斤顶、前梁、顶梁、掩护梁、底座、推移千斤顶、立柱等组成。
支撑掩护式支架是在吸收了支撑式和掩护式两种支架优点的基础上发展起来的一种
支架。因此，它兼有支撑式和掩护式支架的结构特点和性能，可适应各种顶底板条件。
此种支架的优点是：支撑力大，切顶性能强，防护性能好，通风断面大，稳定性好，应用范围广。
它的缺点是：结构复杂，成本较高。
支撑掩护式支架的立柱均为两排，立柱可前倾或后倾。也可倒八字形布置和交叉布置。通常，两排立柱都是直接支撑在顶梁上，个别情况下，也有后排立柱支撑在掩护梁上而前排立柱支撑在顶梁上。
4 特种液压支架
特种液压支架是为了满足某些特殊的要求而发展起来的液压支架，在结构形式上仍属于以上某种液压支架。包括放顶煤支架等。
支架设计
2.1 工况分析
本次设计的液压支架是针对神东煤矿工况条件而作。经考察该煤矿采场围岩的性质
l为18～28米，且主要以砂岩，石炭岩组成，节理具有如下情况：直接顶初次垮落步距
z
裂隙很少；分层厚度0.33～1.0米；抗压强度32～99MP；综合弱化常量0.28～0.59，属于第3类稳定直接顶；基本顶可根据煤层开采厚度为3米，初次来压步距大约为35～46米判断其为来压强烈，Ⅲ级基本顶；其底板的容许比压为3.0～6.0MP，属于松软底板。根据围岩性质宜选择支撑掩护式（四柱支撑掩护式）其承载能力大，切顶能力强，比压较均匀。
2.2液压支架工作原理
液压支架的主要动作茧自缚升架﹑降架﹑推移输送机和移架。这些动作是利用乳化液泵站提供的高压液体，通过液压控制系统控制不同功能的液压缸来完成的。每架支架的液压管路都与工作面主管路并联，形成各自独立的液压系统（见图2.1），其中液控单向阀和安全阀设在本架内，操纵阀可设在本架或邻架内，前者为本架操作，后者为邻架操作。
顶梁；2-立柱；3-底座；4-推移千斤顶；5-安全阀；6-液控单向阀；
7，8-操纵阀；9-输送机；10-乳化液泵；
2.2.1支架升降
支架的升降依靠立柱2的伸缩来实现，其工作过程如下：
（一） 初撑
操纵阀8处于升柱位置，由泵站输送来的高压液体，经液控单向阀6进入立柱的下腔，同时立柱上腔排液，于是活柱和顶梁升起，支撑顶板。当顶梁接触顶板，立柱下腔的压力达到泵站的压力后操纵阀置于中位，液控单向阀6关闭，从而立柱下腔的液体被封闭，这就是支架的初撑阶段。此时，支架对顶板产行的支撑力称为初撑力。
（二） 承载
支架初撑后，进入承载阶段。随着顶板的缓慢下沉，顶板对支架的压力不断增加，立柱下腔被封闭的液体压力将随之迅速升高，液压支架受到弹性压缩，并由于立柱缸壁的弹性变形而使缸径产生弹性扩张，这一过程就是支架的增阻过程。当下腔液体的压力超过安全阀5的动作压力时，高压液体经安全阀5泄出，立柱下缩，直至立柱下腔的液体压力小于安全阀的动作压时，安全阀关闭，停止泄液，从而使立柱工作阻力保持恒定，这就是恒阻过程。此时，支架对顶板的支撑力称为工作阻力，它是由支架安全阀的调定压力决定的。
（三） 卸载
当操纵阀8处于降架位置时，高压液体进入立柱的上腔，同时打开液控单向阀6，立柱下腔排液，于是立柱（支架）卸载下降。
由以上分析可以看出，支架工作的支撑力变化可分为三个阶段（如图2.2）。即：开始升柱至单向阀关闭时的初撑增阻阶段0t ，初撑后至安全阀开启前的增阻阶段1t ，以及安全阀出现脉动卸载时的恒阻阶段2t ，这就是液压支架的阻力-时间特性。它表明液压支架在低于额定工作阻力下工作时具有增阻性，以保证支架对顶板的有效支撑作用；在达到额定工作阻力时，具有恒阻性；为使支架恒定在此最大的条件下，能随顶板下沉而下缩。增阻性主要取决于液控单向阀和立柱的密封性能，恒阻性与可缩性主要由安全闪
莱实现，困此安全阀、液控单向阀和立柱是保证支架性能的本个重要元件。
图液压支架工作特性曲线
2.2
2.2.2支架的移动和推移输送机
如图2.1所示，支架和输送机的前移，由底座3上的推移千斤顶4来完成。
需要移架时，先降柱卸载，然后通过操纵阀使高压液体进入推移千斤顶4的活塞杆腔，活塞腔回液，以输送机为支点，缸体前移，把整个支架拉向煤壁。
需要推移输送机时，支架支撑顶板，高压液体进科推移千斤顶4的活塞腔，活塞杆腔回液，以支架为支点，活塞杆伸出，把输送机推向煤壁。
2.3支架结构的选择
根据液、压支架各部件的功能和作用，其组成可分为四部分：
（1）承载结构件，如顶梁、掩护梁、底座、连杆、尾梁等。其主要功能是承受和传递顶板及垮落岩石的载荷。
（2）液压油缸，包括立柱和各类千斤顶。其主要功能是实现支架的各种动作，产生液压动力。
（3）控制元部件，包括液压系统操纵阀、单向阀、安全阀、以及管路、液压、电控元件。其主要功能是操作控制支架各液压缸动作及保证所需的工作特性。
（4）辅助装置，如推移装置、护帮装置、伸缩梁装置、活动侧护板、防倒防滑装置、连接件、喷雾装置等。这些装置是为实现支架的某些动作或功
能所必需的装置。
2.3.1顶梁的选取
支架采用整体顶梁，整体顶梁结构简单，可靠性好；顶梁对顶板载荷的平衡能力较强；前端支撑力较大；可设置全长侧护板，有种于提高顶板覆盖率，改善接顶效果和补偿焊接变形，整体顶梁前端一般上翘1°～3°。
2.3.2 侧护板的选取
支架侧护板装置一般由侧护板、弹簧筒、侧推千斤顶、导向杆和连接销轴等组成。
本支架采用直角式单侧活动侧护板。直角式单侧活动侧护板一侧为固定式，一侧为
活动式。固定侧护板即梁的边筋板，可增加梁体强度，减轻支架质量。直角式单侧活动侧护板适用于工作面倾角15°以下的缓倾斜煤层，具有挡矸密封性和导向性好的特点。这正好满足所设计的煤层工况。
2.3.3底座的选取
本支架采用整体刚性底座。整体刚性底座的整体刚度和强度好，底座接触面积大，有利于减小对底板的比压，正好适用于软底板工件面。
2.3.4推移装置的选取
推移装置由推移杆、推移千斤顶和连接头等主要零部件组成，其中推移杆是决定推移装置形式和性能的关键部件。推移杆采用正拉式短推移杆。这种推移杆是由钢板焊接而成的箱形结构件，结构简单可靠，质量轻。
推移千斤顶与移步横梁铰接并紧靠在运输机槽帮上，使结构复杂化，且不能起到原来想象的防止支架下滑的作用。目前广泛采用的方法是，推移千斤顶直接与运输机铰接。为了提高移架力，可采用以下措施：
（1）采用推移框架或推溜悬臂。
（2）在推移油路上接处交替单向阀，推溜时千斤顶成差动缸运行，使推溜力减小。移架时活塞杆腔进压力液。
（3）采用浮动活塞。推溜时活塞腔进压力油液，先将浮动活塞推到缸口，然后活塞杆才移动而推溜。当活塞杆腔进压力液时，先将浮动活塞推
回到活塞杆端，然后缸体移动而移架。因为活塞杆面积小于活塞环形面积，
故推溜力小于移架力。在供油压力为31.5兆帕时，推溜力为181.6千牛顿，
移架力为461.8千牛
2.3.5护帮装置的选取
护帮板是提高液压支架适应性的一种常用装置，其作用是护帮、做临时前梁等。此处护帮装置采用四连杆式。这种护帮板铰接在整体顶梁，在千斤顶与护帮板间增加一个四连杆机构，实现护帮和挑起支护顶板，并保证收回到预定的角度。四连杆机构把千斤顶的作用力有效地传递到煤壁和顶板上。这种挑梁的挑起力矩大，但结构复杂一些。
2.3.6防倒滑装置的选取
因所设计的液压支架所适应的场合是煤层倾角为15°以下，故可以不设置防倒防滑装置。
2.3.7 液压支架的主要液压元件和泵站
2.3.7.1立柱
立柱是支架实现支撑和承载的主要部件，它直接影响到支架的工作性能，同时还处于高压受力状态，因此，立柱除了具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，还必须由足够的抗压和抗弯强度，密封良好、结构简单并能适应支架的工作要求。
立柱类型：
立柱按动作不同分为单作用立柱和双作用立柱；按结构不同可分为活塞式和柱塞式；安身锁不同可分为单伸缩式和双伸缩式立柱。
单作用立柱是属于液压升柱、自由降柱的工作方式，应用较少，目前广泛采用的是双作用活塞立柱，极靠液压力来实现升柱和降柱。在伸缩方式上，大采用单伸缩，只有当煤层厚度比较大，或为了扩大支架调高范围时才采用双伸缩立柱。
立柱结构：
液压支架实际上是推力油缸作为支撑装置，具有以下特点：
立柱一般由活塞、活塞杆、缸体三部分组成，由于支架工作时，立柱承受的载荷较大，降柱力较小，故活塞杆直径较大，常采用空心结构，以保证有足够的刚度，活塞一般采用Y型密封圈，铜环导向，缸体底部焊接，缸体与缸盖之间用钢丝、螺纹或卡环连接。
立柱的头部结构为球型，预定梁或底座之间的连接采用销轴活压块固定，以是立柱工作时有一定的适应性。
立柱的供液方式有外供液和内供液两种，一般双伸缩立柱采用内供液方式，单伸缩立柱大多用外供液方式，此方法简单，加工、维修都很方便。
为在一定范围内适应煤层厚度变化，立柱上端可根据需要装设机械架长杆，以增加支架高度，但其长度必须控制在立柱刚性所允许的范围内才可以。
2.3.7.2液控单向阀
液控单向阀是支架液压系统中的关键元件之一，通常称为“液压锁”。支架的工作可靠与否，与单向阀的密闭性能有直接关系，如果单向阀锁不住立柱下腔的工作液体，支架就会出现自动慢慢下缩，使不能允许的，如果液控单向阀动作不灵敏，则立柱得初撑力就达不到设计要求，因此要求液控单向阀密封可靠、动作灵敏，并要求使用寿命长。
2.3.7.3 安全阀
安全阀也称为定压阀，它与液控单向阀组合在一起，使液压支架不可缺少的一种控制阀。安全阀是使支架保持平衡工作特性和可伸缩性的重要元件，和液控单向阀一样，他长期处于高压状态。支架经常的工作状态取决于顶板压力逐渐增强和顶板岩石的极其缓慢下沉情况。若安全阀的密封性能不好，不能保证支架达到设计的工作阻力和稳定的工作状态，故要求安全阀的动作灵敏，阀的开启压力和关闭压力差值很销，有一定的卸荷开口量，密封可靠和工作稳定，没有震荡现象，有较长的使用寿命，结构简单，拆装方便。
液压支架采用安全阀均为直动式，结构简单、工作灵敏度高，过载时，它能及时起到溢流作用，利用液压和弹簧力的相互作用，以实现阀的开启溢流和复位定压作用。
2.3.7.4操纵阀
操纵阀是控制各液压缸进出油路使立柱完成各种动作的开关，故要求密闭性好，工作可靠、操作方便。操纵阀的技能通过和位数必须满足支架的动作要求，操纵阀的机能
一般在停止位置时，各个通路应全部回液，相当于“Y”型机能，故操纵阀上油液高压进液口和一个低压回路上。
操纵阀控制不同，可分为手控、液控、电控和电液控四种，按动作原理可分为往复式和回转式两种。
往复式：往复式操纵阀的阀芯元件是沿轴向做往复运动，开闭进出口油路实现换向作用。它采用结构为二位三通或三位四通电磁阀构成组合机构，每个阀独立操作可实现复合化，但体积大，结构较复杂，阀的操作机构一般采用杠杆式凸轮闭轮锁的控制装置，也可用电控或电液控，因此往复式操作有利于实现遥控和自动化。
回转操纵阀：回转操纵阀优点是体积小，位数多，操作简单方便，但只有单一动作，难以实现组合操作。
2.3.7.5泵站
泵站一般有乳化液泵、乳化液箱和一套压力控制与保护装箱组成，装在可沿轨道或底板移动的平板列车上，泵站是液压支架的动力源，一般按设在中间运输巷内，支架的液压传动式乳化液作为传递能量的介质，泵站的工作压力除了硬满足支架初撑力要求的压力和千斤顶的最大压力外，还应加上管路损失。
2.4 支架主要尺寸的确定
2.4.1 已知参数：
1.煤层厚度：1.6～3m
2.顶板稳定度：中等
3.支护强度：0.7mpa
4.顶板尺寸：4.25×2.5m
5.底板比压：3.8mpa
6.液压系统工作压力：31.5mpa
2.4.2支架高度的确定：
最大高度：Hmax＝Mmax＋S1＝3000＋200＝3200mm
最小高度：Hmin＝Mmin-S2-a-b=1600-200-50-50=1300mm
式中：Hmax－支架最大高度
Hmin－支架最小高度
Mmax－煤层最大厚度
Mmin－煤层最小厚度
S1－考虑伪顶媒皮冒落后仍有可靠初撑力所需要的支撑高度一般取200－300mm这里取S1＝200mm
S2－顶板最大下沉量，一般取100－200mm这里取200mm
a－移架时支架的最小可缩量取50mm
b－浮矸浮媒厚度取50mm
2.4.3中心距和宽度的确定
支架中心距一般等于工作面一节溜槽长度，目前国内外液压支架的中心距大部分采用1.5m。在此我们也采用此标准，在中心距为1.5m的标准当中要求支架的最小宽度取1400~1430mm；最大宽度一般取1570~1600mm，在此次设计当中，我们根据生产经验选取宽度为1400mm。
2.4.4梁端距和顶梁长度的确定
所谓顶端距是指移架后顶梁端部至煤壁的距离。梁端距是考虑由于工作面顶板起伏不平造成输送机和采煤机的倾斜，以及采煤机割煤时垂直分力使摇臂和滚筒向液压支架倾斜，为避免割到顶梁而留的安全距离。支架高度越大，梁端距也应越大，根据支架高度，我们选定 300mm。
2.4.5支架四连杆机构尺寸设计及计算
（1）用三点法来设计四连杆机构，如图 2.3所示
图2.3 掩护梁和后连杆长度的确定
根据四连杆几何特征要求初选掩护梁在最高位置时与水平面夹角b1＝60o最低位
解体运输井下组装液压支架的安全技术措施 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
解体、运输、井下组装液压支架的安全技术措施一、工程概况： 根据综采面搬家计划，本矿放在金牛机械厂保养的5架ZF4000/16/26型液压支架3月26日运回，27日下井，为保证液压支架到矿后地面解体、井下运输、组装的设备安全和人身安全，根据《煤矿安全规程》、《检修、更换大型设备物料时起吊安全》的有关规定，特编制本安全技术措施： 二、领导组织： 为利于协调、组织及保证此次施工的安全顺利进行，特成立施工领导小组： 组长：王绥增 副组长：王超（安全负责人） 徐可群（技术负责人） 任思忠（运输负责人）
张广生（安装、安全负责人） 施工人员：支架维修队伍、机电科、综采队、运输队人员 三、施工步骤： 1、施工前的准备工作： ①、检修下放设备的平板车（车架、车轮、连接装置等）等，确保平板车性能完好。 ②、由专人对主绞车、及运输途中使用到的矿车、平板车、绞车等进行仔细检查、调试，确保各矿车、平板车、绞车等设备的性能良好，不完好的矿车、平板车、绞车禁止使用；根据规程要求对绞车钢丝绳、保险绳进行仔细检查，对不符合要求的联系工区负责人对检查出的问题要在第一时间按标准处理，符合标准后方可使用；对运输途中的安全设施及信号进行彻底检查，对不符合标准的安全设施和有故障信号进行彻底整改，待运输途中使用的设备全部检查合格，汇报领导，得到领导同意后方可进行施工。
2、液压支架解体根据厂家技术员指导和矿井运输条件，16T吊车配合，由机电科、综采工区施工人员共同解体、装车。 3、液压支架解体后，用合格的专用平板车或专用材料车将解体后的配件装车，用整根、不破股直径15.5mm的钢丝绳固定牢固，下放前由运输工区专人检查，检查合格后方可下放。 3、将装有液压之前配件的专用平板车、材料车运至井口同提升钢丝绳钩头进行可靠连接，由运输工区专人检查，检查合格，确认专用车辆与钩头连接可靠且不超高、超宽（装车后高度不得大于1.7m，宽度不得大于1.5m）符合下放要求后，方可下放。 4、根据物件重量和巷道情况，主绞车单钩、单车下放，下放速度应不大于0.5m/s，（大巷运输均为单车运输，严禁超挂车）,确保提运安全。 5、井下通过沿途轨道将设备运至151回风巷（平巷采用11.4Kw绞车运输，倾斜井巷采用40Kw、25Kw调度绞车进行下放或提升），到安装地点后，由支架检修队伍、机电科和综采施工人员共同卸车。 6、设备运至151回风巷前，由通防科开启密闭（检测气体），采煤队负责更换稳车钢丝绳、完善绞车电控系统、安一台2.2Kw局部通风机。
液压支架工岗位标准化操作规范 一、适用范围 第1条本操作规范适用于综采工作面的液压支架操作工。 第2条液压支架工应完成下列工作: 1、上岗前必须佩戴好安全帽、防尘口罩等劳动防护用品，做好个人防护。 2、了解工作面的顶、底板状况、煤层变化情况，掌握液压支架的完好情况，熟悉现场作业环境。 3、认真执行《煤矿安全规程》、《操作规程》和《作业规程》，爱护设备、集中精力、谨慎操作。 4、对所操作的液压支架的安全、可靠动作全面负责，正确移架，不违章操作，有权制止任何违章作业行为。 5、检查巡视液压支架支护状况以及采煤机、运输机的运行情况，查看作业现场安全状况，发现隐患及时处理。 6、负责本班液压支架操作及维护，保持支架完好，杜绝跑、冒、滴、漏现象。 7、负责本班液压支架及周围环境的文明卫生，及时清理架前、间浮煤、浮矸及杂物。 8、严格执行交接班制度，认真填写交接班记录。 二、上岗条件 第3条液压支架工必须按国家有关规定经过专业技术培训,取得安全操作资格证后,持证方可上岗。 第4条液压支架工需要掌握以下知识: 1、《煤矿安全规程》、《操作规程》和《作业规程》中有关综采工作面顶板控制，液压支架使用、维护和检修的规定。 2、熟练掌握液压支架的“结构、性能、基本原理”，做到“会使用、会维
护、会保养、会处理一般性故障”。 3、熟悉液压支架工的有关安全规定、井下各种事故的自救、互救知识和煤矿井下避灾路线。 4、液压支架的完好标准和支护质量标准。 三、安全规定 第5条必须按接班程序对工作面液压支架的完好、支护状况进行全面检查，对检查出来的问题要及时处理。 第6条支架操作阀手把应灵活，动作可靠，手把必须打到零位，闭锁装置可靠闭锁。 第7条千斤顶、单向锁、双向锁、安全阀等阀件是否存在漏液或自动卸载现象。 第8条采煤机采煤时，必须及时移架。当支架与采煤机之间的悬顶距离超过作业规程规定或发生冒顶、片帮时，应当要求停止采煤机。 第9条必须掌握好支架的合理高度：最大支撑高度，不得大于支架的最大使用高度；最小支撑高度，不得小于支架的最小使用高度。当工作面实际采高不符合上述规定时，应报告班长并采取措施。 第10条严禁在井下拆检立柱、千斤顶和阀组。整体更换时，应尽可能将缸体缩到最短；更换胶管和阀组液压件时，必须在“无压”状态下进行。严禁将高压管口对着人体。 第11条备用的各种液压软管、阀组、液压缸、管接头等必须用专用堵头堵塞，更换时用乳化液清洗干净。 第12条检修主管路时，必须停止乳化液泵并采取闭锁措施，同时关闭前一级压力截止阀。 第13条严禁随意拆除和调整支架上的安全阀。 第14条必须按作业规程规定的移架顺序移架，不得擅自调整和多头操作。
摘要 本论文主要阐述了一般掩护式液压支架的设计过程。设计内容包括：选架型、总体设计、主要零部件的设计、主要零部件的校核和液压系统的设计。 由于该煤层厚度适中，选用掩护式液压支架。煤层厚度介于m ~ 5.2之 8.3 间，煤层厚度变化较大，选用调高范围大且抗水平推力强且带护帮装置的掩护式支架。支架采用正四连杆机构，以改善支架受力状况。顶梁、掩护梁、底座均做成箱体结构；立柱采用双伸缩作用液压缸，以增加工作行程来满足支架调高范围的需要。推移千斤顶采用框架结构，以减少推溜力和增大移架力。为了提高移架速度，确保对顶板的及时支护，采用锥阀液压系统。 关键词：液压支架液压四连杆机构采煤支架选型推溜移架
目录 1 概述 (5) 1.1液压支架的组成和分类 (5) 1.2液压支架的工作原理 (8) 1.3液压支架的支护方式 (11) 1.4支架选型的基本参数 (12) 2 总体设计 (14) 2.1选架型 (14) 2.2液压支架基本参数的确定 (16) 2.3采煤机、液压支架和输送机的配套 (19) 2.4四连杆机构设计 (21) 2.5顶梁长度的确定 (28) 2.6立柱及柱窝位置的确定 (29) 2.7平衡千斤顶位置的确定 (33) 2.8其它千斤顶位置的确定 (36) 3 支架的受力计算 (39) 3.1液压支架受力分析 (39) 3.2确定支架的支护强度 (40) 3.3底座接触比压计算 (40) 3.4支架支护效率 (40) 4 液压支架的主要部件的设计 (42) 4.1前梁 (43) 4.2主顶梁 (43) 4.3掩护梁 (44) 4.4前、后连杆 (45) 4.5底座 (45) 4.6立柱 (46) 4.7千斤顶 (47) 5 主要零、部件的强度校核 (49) 5.1校核的基本要求 (49) 5.2前梁的校核 (50) 5.3主顶梁的校核 (52) 5.4掩护梁的强度校核 (55) 5.5底座强度校核 (57) 5.6销轴和耳座的强度校核 (59) 5.7立柱强度校核 (62) 6 液压系统设计 (68)
ZY9200／25／50D液压支架（郑州） 总体 型式两柱四连杆掩护式 中心距1.75m 支撑高度 2.5-5.0m 支护宽度 1.66-1.86m 初撑力7916KN （P＝31.5MPa）工作阻力9200KN（P＝36.6MPa）支护强度1MPa 对底板比压 2.51MPa 适应煤层倾角≤15° 运输外形尺寸约7.56×1.66×2.5m 操作方式电液控制 质量≈36300kg 立柱双伸缩 缸径Φ400／Φ290mm 柱径Φ380／Φ260mm 初撑力3958KN（P＝31.5MPa）工作阻力4600KN（P＝36.6MPa/69.68MPa）数量2根 推移千斤顶 缸径Φ180mm 杆径Φ110mm 行程960mm 推力802KN（P＝31.5MPa）拉力502KN（P＝31.5MPa）数量1根
抬底座千斤顶 缸径Φ160mm 杆径Φ105mm 行程260mm 推力633KN（P＝31.5MPa）拉力361KN（P＝31.5MPa）数量1根 伸缩千斤顶 缸径Φ100mm 杆径Φ70mm 行程900mm 推力247KN（P＝31.5MPa）拉力126KN（P＝31.5MPa）数量2根 护帮千斤顶(一级) 缸径Φ100mm 杆径Φ70mm 行程620mm 推力247KN（P＝31.5MPa）拉力126KN（P＝31.5MPa）工作阻力259KN（P＝33.0MPa）数量2根 护帮千斤顶(二级) 缸径Φ80mm 杆径Φ60mm 行程203mm 推力158KN（P＝31.5MPa）拉力69KN（P＝31.5MPa）工作阻力166KN（P＝33.0MPa）
. 数量2根 侧推千斤顶 缸径Φ80mm 杆径Φ60mm 行程200mm 推力158KN（P＝31.5MPa） 拉力69KN （P＝31.5MPa） 数量4根 配套设备 采煤机7LS6 输送机SGZ-1000/1400 ZZ 9200／24／50液压支架（沈阳天安、郑州、平阳） 支撑高度 2.4-5.0m
图1 液压支架专用压力传感器 煤矿液压支架专用压力传感器 上海风意机电设备有限公司是国内专业的压力传感器生产 企业，具有自主研发和设计能力，配备有先进的生产线。 根据市场需求，公司研制了一款煤矿液压支架专用压 力传感器（见图1 和 图2） 。 经过两年多的试验和改进，产品已被国内知名的液压 支架生产厂家定型配套，采购数量已超过千只。 经过一 年多井下使用证明，我公司生产的传感器在可靠性、安全 性以及长期稳定性方面均有出色的表现。 出色表现来源于先进的设计理念和生产工艺。首先在 结构方面，传感器压力腔体是采用整块17-4PH 沉淀硬化 不锈钢棒料，CNC 加工出引压孔，并在引压孔底部保留直径5毫米、厚度2～3毫米的感压膜片（见图3），这样的膜片厚度，是同等量程下金属应变式、溅射薄膜式和扩散硅充油式压力传感器无法达到的。这种一体化结构使压力腔体内部不存在焊缝和“Ｏ”型圈，消除了泄露隐患，从而使压力传感器具备了测量100Mpa 以上压力的潜质，并且能够承受1.5倍的过载，为传感器的高安全性、高可靠性和良好的密封性奠定了基础。 其次，我们在压力膜片的背面采用高温烧结工艺烧结上半导体硅应变片。这种烧结工艺避免了金属应变式压力传感器用胶粘贴应变片带来的蠕变问题，而且硅应变片的灵敏度是普通金属应变式和溅射薄膜式的5～10倍，这样在同样压力量程下，我们就有条件把膜片直径做小而厚度加大，从而提高压力传感器的可靠性和抗过载能力。 图3压力腔体半剖图
针对煤矿行业特殊的安全性要求，我们的产品采用了传感器专用的信号调节电路, 实现了精密的温度补偿及放大,同时将传感器的整机功耗控制在5mA以内，并且能够通过交流５００Ｖ绝缘耐压测试, 传感器后端的电磁兼容模块为产品提供了过电压保护功能及很强的抗电磁干扰能力。 附1：煤矿液压支架专用压力传感器主要技术参数: ● 压力量程: 0～60MPa 或 0～100MPa ● 过载能力: 1.5倍额定压力 ● 破坏压力: 4倍额定压力 ● 精度: 1.0级 ● 供电电压: 11～14V.DC ● 输出电压: 0.5～4.5V.DC ● 本安端与外壳间能承受500VAC, 50Hz, 1min正弦工频耐压试验, 泄漏电流<5mA 附2：几种原理60Mpa量程压力传感器性能比较
液压支架的选型 一、确定架型 按顶板分类方案对液压支架的架型进行初选。 根据煤炭部（81）煤科字第429号文件关于《缓倾斜煤层工作面顶板分类》方案，按稳定性不同直接顶分为四类，按来压强度不同将老顶分为四级，并分别提出相应的架型、支护强度和顶板管理方法。 1、顶板分类（级） 直接顶分为四类，见〔Ⅰ〕。 老顶分为四级，见〔Ⅰ〕。 2、架型与支护强度初选 正确选择支架的架型，对于提高综采工作面的产量和效率，充分发挥综采设计的效能，实现高产高效，是一个很重要的因素。在具体选择架型时，首先要考虑煤层的顶板条件，〔Ⅰ〕表9-1就是根据国内外液压支架的使用经验，提出了各种顶板条件下适用的架型。它是选择支架架型的主要依据。 对于不同类（级）顶板，其架型、支护强度的选择见〔Ⅰ〕。 液压支架架型的选择除了取决于顶板条件之外，还应考虑以下因素，并结合各类支架的不同性能和特点，最终选择一种较为合理的架型。 ⑴厚度 煤层厚度不但直接影响到支架的高度和工作阻力，而且还影响到支架的稳定性。当煤层厚度大于2.5~2.8m(软煤取下限,硬煤取上限)时，选用抗水平推力强且带护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。当煤层厚度变化较大时，应选用调高范围大的支架。 ⑵煤层倾角 煤层倾角主要影响支架的稳定性，倾角大时易发生倾倒、下滑等现象。当煤层倾角大于 00 18时，应同时具有防滑防倒装置。 10~15时，应设防滑和调架装置，当倾角超过0 ⑶底板性质 底板承受支架的全部载荷，对支架的底座影响较大，底板的软硬和平整性，基本上决定 了支架底座的结构和支承面积。选型时，要验算底座对底板的接触比压，其值要小于底板的允许比压（对于砂岩底板，允许比压为1.96~2.16Mpa,软底板为0.98Mpa左右）。 ⑷瓦斯涌出量 对于瓦斯出量大的工作面，支架的通风断面应满足通风的要求，选型时要进行验算。 ⑸地质构造 地质构造十分复杂，煤层厚度变化又较大，顶板允许暴露面积和时间分别在5~82 m和20m in以下时，暂不宜采用液压支架。 二、主要参数计算和支架型号的确定 1、支护强度（工作阻力） 支架的结构尺寸确定之后，与支架重量和成本关系最大的参数是支架的支护强度。从理论上分析，合理的支护强度应正好与顶板压力相平衡。支护强度过大，不仅增加支架重量和设备投资，而且给搬运、安装带来困难；过小则会造成顶板过早下沉、离层、冒落，使顶板破碎，造成顶板维护困难。因此支护强度的大小应取决于工作面采场矿压的大小。但由于目前对采场矿压的大小还不能进行准确的定量计算，这样目前主要以经验法或实测数据，来确
液压支架现行标准（2015.8） 1、GB 25974.2-2010 煤矿用液压支架第2部分:立柱和千斤顶技术条件 2、GB 25974.1-2010 煤矿用液压支架第1部分:通用技术条件 3、GB 25974.3-2010 煤矿用液压支架第3部分:液压控制系统及阀 4、GB/T 24506-2009 液压支架型式、参数及型号编制 5、NB/T 51020-2014 煤矿用固体充填液压支架技术条件 6、NB/T 51017-2014 煤矿用液压支架过滤站 7、MT 76-2011 液压支架用乳化油、浓缩油及其高含水液压液 8、MT/T 1165-2011 液压支架立柱、千斤顶密封件第2部分:沟槽型式、尺寸和公差 9、MT/T 1164-2011 液压支架立柱、千斤顶密封件第1部分:分类 10、MT/T 587-2011 液压支架结构件制造技术条件 11、MT 313-1992 液压支架立柱技术条件 12、MT 97-1992 液压支架千斤顶技术条件 13、MT 419-1995 液压支架用阀 14、MT 458-1995 滑移顶梁液压支架通用技术条件 15、MT/T 576-1996 液压支架立柱、千斤顶活塞和活塞杆用带支承环的密封沟槽型式、尺寸和公差 16、MT 551-1996 铺网液压支架技术条件 17、MT 555-1996 大倾角液压支架技术条件 18、MT 550-1996 大采高液压支架技术条件 19、MT/T 94-1996 液压支架立柱、千斤顶内径及活塞杆外径系列 20、MT/T 154.5-1996 液压支架产品型号编制和管理方法 21、MT/T 556-1996 液压支架设计规范 22、MT/T 552-1996 端头液压支架技术条件 23、MT/T 169-1996 液压支架型式与参数 24、MT/T 765-1997(2005) 液压支架用自动喷雾控制阀通用技术条件 25、MT/T 765-1997 液压支架用自动喷雾控制阀通用技术条件 26、MT/T 815-1999 放顶煤液压支架技术条件 27、MT 312-2000 液压支架通用技术条件 28、MT/T 98-2006 液压支架用软管及软管总成检验规范
浅析液压支架选型的基本依据及原则 在现代综合机械化采煤过程中，工作面顶板的支护和管理是关系安全生产的主要因素，而实现综采工作面顶、底板支护的唯一设备就是液压支架。它是以乳化液作为动力介质，将液压能转化为机械能的一种机构。液压支架的选型，其根本目的是使综采设备更好地适应矿井和工作面的地质和生产条件，投产后做到高产、高效、安全，并为矿井的集中生产、优化管理和取得最佳经济效益提供前提条件。 1 、液压支架的基本形式 (1)支撑式液压支架：顶梁较长，一般超过4m左右，立柱垂直于底座，有较强的支撑力。 (2)掩护式液压支架：顶梁较短，一般不超过3.5m，带有掩护梁，分隔采空区和作业空间，立柱呈倾斜分布，作业空间和通风断面较大。 (3)支撑掩护式液压支架：有上述两种支架的特点，采用四连杆机构，更好地承受顶板水平推力及扭转分力，对围岩既有较强的支撑、切顶作用，又有较好的掩护、隔离作用，但价格较前两者昂贵。 2、液压支架选型的基本依据及原则 进行液压支架选型时，其基本依据是顶底板性质、煤层条件和经济成本等。 2.1 顶底板性质 2.1.1 顶板 一般情况下，根据直接顶的类别和基本顶级别选择架型。不同的直接顶和基本顶基本决定了所采用的液压支架架型和工作方式。直接顶的分类有：不稳定顶板，中等稳定顶板，稳定顶板，坚硬顶板。基本顶级别：I级顶板(周期来压不明显)、Ⅱ级顶板(周期来压明显)、Ⅲ级顶板(周期来压强烈)、1V级顶板(周期来压极其强烈)。 由上可知，直接顶的类别和基本顶级别，两者的划分都无严格的定量评定指标，因此按顶板性质分级来选择架型不一定十分科学、严密。具体选用时可遵循下列原则： (1)对于基本顶周期来压不明显的巾等稳定或破碎顶板，可选用掩护式液压支架；对于直接顶稳定的顶板，可选用支撑式或支撑掩护式液压支架。 (2)对于基本顶周期来压强烈(Ⅲ～Ⅳ级)、直接顶不稳定或中等稳定的顶板，可选用支撑掩护式液压支架；对于直接顶稳定或坚硬的顶板，可选用支撑掩护式液压支架或支撑式液压支架。此外，由于某些顶板条件比较特殊，故可采用多种形式的液压支架，因此液压支架架型的选择既要以顶板性质作为依据，还应考虑顶板级别划分的模糊性。在顶板类、级大致估定的条件下，宜侧重于选用防护性能较好的液压支架，如掩护式支架或带有护帮装置的液压支架。 2.1.2 底板 底板软硬程度或强度大小，决定了底座结构形式和支承面积。底座是液压支架的主要承载部件，它将顶板压力传至底板。其结构形式分为以下几种： (1)整体刚性结构。用钢板焊接成箱形结构，底部封闭，强度高，稳定性好，对底板比压小，但排矸性差。适用于底板较松软、采高与倾角较大及稳定顶板等条件。 (2)分式刚性结构。左右对称，座箱上部用过桥或箱形结构固定连接。底板不封闭，排矸性较好，对顶板适应性较好。 (3)左右分体结构。两个独立而对称的箱形结构，两部分用铰接过桥或连杆连接，可在一定范围内摆动，对不平底板适应性好，排矸性较好。 2.2 煤层条件
ZY13000/26/50型两柱掩护式液压支架操作维护手册 中国煤炭科工集团太原研究院 二零一二年七月
目录 第一章关于支架操作维护手册 (1) 第二章ZY13000/26/55型两柱掩护式液压支架 (2) 2.1概述 (2) 2.2支架型式与结构特点 (3) 2.3支架主要技术特征 (4) 2.4支架主要机构及结构件 (6) 2.5立柱、千斤顶 (9) 2.6支架液压控制阀 (13) 第三章工作面配套及过渡支架 (18) 第四章支架液压控制系统 (19) 4.1支架液压控制原理 (19) 4.2液压系统维护及安全操作指南 (23) 第五章支架的运输、储存和安装 (25) 5.1支架在地面和井下的运输 (25) 5.2支架的储存 (26) 5.3支架在工作面的安装 (27) 第六章支架的操作和日常维护 (29) 6.1支架的操作 (30) 6.2日常维护和故障处理 (32) 6.3支架操作与维护的安全要求 (34) 第七章支架常见故障及其排除 (37) 7.1结构件和连接销轴 (38) 7.2液压元件 (38) 附录一液压系统常见故障、原因及排除方法 (40) 附图 (45)
第一章关于支架操作维护手册 本操作手册旨在帮助你经济、安全地使用我们的产品，它提供了霍州煤电汾河焦煤股份有限公司三交河煤矿2＃煤层ZY13000/26/55型两柱掩护式液压支架的有关指导。本液压支架由中国煤炭科工集团太原研究院设计，山西平阳重工机械有限责任公司制造，专用于霍州煤电汾河焦煤股份有限公司三交河煤矿2号煤层综采工作面。 1、本操作手册适用于所有与操作或维护支架有关的人员，认真细致地阅读本操作手册，对确保人员和设备的安全至关重要。 所有在工作面工作的人员以及在工作面边缘地带工作的人员都必须阅读本操作手册。包括的人员有： ■负责运输的人员 －在综采工作面装卸支架的人员 －进行支架安装/拆卸工作的人员， －负责操作支架的人员，以及负责设备维护及维修工作的人员 －监督支架液压控制系统的人员， 还包括下述管理人员： ■负责指导、监督上述作业的人员， 2、如果您使用的操作手册与支架型号不一致，可能会危及您和他人的安全。请确保支架型号与操作手册上的型号说明一致。 3、作为对本手册的补充，请您务必遵守国家有关法规和行业事故预防条例，遵守矿方有关安全规定。 4、本操作维护手册遵守煤炭行业标准MT312-2000《液压支架通用技术条件》规定，如果本手册有关安全、使用的规定与MT312-2000标准相背，则以MT312-2000标准为准。 5、如果您对本手册有任何疑问或需解决技术问题，请直接与山西平阳重工机械有限责任公司联系。 地址：邮编： 电话：传真： 版权所有，未经作者许可，不得修改其中任何内容。
煤矿用液压支架常见失效形式及其对策分析 张 伟 （阳泉煤业（集团）有限责任公司机电设备管理中心，山西阳泉045000） ［摘要］根据阳煤集团液压支架使用情况及维修经验，分析了液压支架结构件、立柱、千斤 顶等关键部件的主要失效形式及失效原因，提出了设计、制造、使用、维修等不同阶段如何减少和解决液压支架失效问题，可以更好地指导煤矿现场进行液压支架故障分析与维修。 ［关键词］ 液压支架；失效形式；原因；对策 ［中图分类号］TD355.47 ［文献标识码］A ［文章编号］1006-6225（2017）06-0022-04Analysis of Failure Mode and Countermeasure of Hydraulic Support in Coal Mine ZHANG Wei （Electromechanical Device Management Center ，Yangquan Coal （Group ）Co.，Ltd.，Yangquan 045000，China ） Abstract ：According service condition and maintenance experiences of Yang coal group ，and the main failure mode and reasons of some key components as structural component ，column and jack were analyzed ，and reducing and solving hydraulic support failure in different phases ，which include designing ，manufacture ，service and maintenance phase were put forward ，it could be guide for hy-draulic support failure analysis and maintenance in field. Key words ：hydraulic support ；failure mode ；reasons ；countermeasure ［收稿日期］2017－08－09 ［DOI ］10.13532/https://www.doczj.com/doc/ad13308868.html,11－3677/td.2017.06.006［基金项目］国家重点研发计划项目（2017YFC0804308） ［作者简介］张伟（1982－），男，河北鹿泉人，工程师，主要研究方向为煤矿综采设备管理。［引用格式］张伟.煤矿用液压支架常见失效形式及其对策分析［J ］．煤矿开采，2017，22（6）：22－25. 液压支架是煤矿井下综采工作面主要装备之 一，占综采工作面装备总投资的60% 70%。经过近50a 的技术引进、消化吸收和自主研发，液压支架设计、制造水平均获得了较大突破，取得了较好的社会和经济效益。但由于国内基础制造业与国际先进水平存在一定差距，造成国产液压支架的可靠 性较差，结构件母材及焊缝开裂、立柱、千斤顶漏液、窜液、变形、断裂等故障频繁发生，设备维修 率较高，维修成本较高，影响工作面正常生产。笔者对阳煤集团近些年来液压支架损坏情况进行统计分析，总结出液压支架常见的失效形式，并初步分析了事故发生的原因，从使用者的角度提出了相应的应对措施。1液压支架结构件常见失效形式及对策1.1掩护梁失效1.1.1 失效形式 掩护梁焊缝开裂一般发生在盖板与主筋板的连接处（图1（a ）、（b ）），绝大部分损坏是由于支架承受较大偏载时导致掩护梁受扭损坏，损坏过程由最初的焊缝裂纹逐渐扩展至焊缝开裂，更严重者掩护梁铰接部分直接断裂（图1（c ））。 掩护梁焊缝开裂过程中常伴随平衡千斤顶铰接耳座开焊、平衡千斤顶活塞杆或缸底耳板拉断等情 况出现（图1（d ））。 图1 掩护梁结构及平衡千斤顶主要失效形式 1.1.2失效原因 （1）顶梁承受的偏心载荷超出支架安全承载范围，导致掩护梁扭矩过大发生焊缝开裂。 （2）结构及焊接接头设计不合理、结构抗扭强度设计不足、主筋及焊缝不连续或过于集中造成 2 2第22卷第6期（总第139期） 2017年12月煤矿开采 COAL MINING TECHNOLOGY Vol.22No.6（Series No.139） December 2017 中 国煤炭期刊网 w w w .c h i n a c a j .n e t
液压支架防倒防滑千斤顶 一、防倒防滑千斤顶功能以及作用 一般是工作面有倾角时就要用防倒防滑千斤顶，以防止工作面支架歪倒和支架或运输机下滑，保证工作面的设备正常化，能顺利完成工作。连接方式是架与架顶梁之间连接一根防倒千斤顶。 二、防倒防滑千斤顶的工作原理 防倒防滑千斤顶在使用时操作千斤顶操纵阀，使高压液体通过操纵阀组、胶管和接头座导入到千斤顶的下腔（也就是活塞腔），使活塞杆伸出。千斤顶回缩时，操作千斤顶操纵阀，使高压液体通过操纵阀组、胶管和接头座导入到千斤顶的上腔（也就是活塞杆腔），使活塞杆在工作液体的作用下回缩。 三、防倒防滑千斤顶组成部分及结构 千斤顶主要由活塞杆组件、缸体部件、导向套组件、密封件等组成。 1.活塞杆组件包括活塞杆，活塞，密封件、导向环，活塞导向环，和固定连接件，活塞杆表面镀铬，以增加抗腐蚀，抗磨擦，抗砸碰的能力，缸体部件由缸底和缸筒焊接而成。 2.导向套组件：导向套与缸口连接方式有内螺纹，卡环和压盖等连接。 3.密封件有山形圈，鼓型圈，蕾型圈，JF防尘圈，O型密封圈等组成。 四、防倒防滑千斤顶在运输、安装或者使用时注意事项 1.千斤顶应用托架或装箱发运，产品应捆扎牢固，避免脱落，挤压，损坏等。
2.运输时，在冬季产品应根据适用地区和运输路程的最低气温注入防冻液，其他季节应将千斤顶里的乳化液排空，但须保证排液后千斤顶的运输，储存过程中，内部不得产生锈蚀现象。 3.千斤顶存放三个月以上者，要检查千斤顶里的乳化液是否变质，如变质应更换，当采用排空法时应检查锈蚀情况。 4.千斤顶在使用过程中应注意并保证接头座不受损坏，运输包装物必须结实可靠。千斤顶在运输过程中应轻装轻卸，特别注意接头座以免损坏接口，影响千斤顶的使用。 河南合信矿山机械有限公司是一家从事生产液压支架配件20余年的厂家，地处中原腹地，位于郑州荥阳王村工业园区，拥有独立机械加工的现代标准厂房，主要包括煤矿液压支架油缸，包括液压支架千斤顶、立柱、销轴等及批量千斤顶部分零件（导向套、缸筒、活塞
辽宁工程技术大学 《采掘机械》综合训练题目：液压支架选型设计 班级：矿电11- 姓名： 指导教师：师建国 完成日期：2014/12/29
综合训练任务书 一、设计任务及要求 (1) 根据所给原始数据进行液压支架选型的详细计算； (2) .编写综采工作面液压支架选型设计说明书； (3) 采煤设备与工作面综采设备配套关系图 设计原始数据及条件： (1) 设计图纸（综采工作面设备配套关系图） (2) 设计说明书 三、进度安排(参考) (1) 熟悉设计任务，收集相关资料 (2) 拟定设计方案 (3) 绘制图纸 (4) 编写说明书 (5) 整理及答辩 四、成绩评定 成绩： 教师 日期
目录 1液压支架选型的基本原则...................... - 1 - 2确定液压支架架型............................ - 1 - 2.1顶板分类（级）........................... - 1 - 2.2架型与支护强度初选....................... - 2 - 3主要参数计算和支架型号的确定 ................ - 2 - 3.1支架高度................................. - 2 - 3.2 支架主要结构确定 . (3) 3.2.1顶梁长度 (3) 3.2.2底座的宽度............................ - 5 - 3.2.3支架中心距确定........................ - 5 - 3.2.4支架移驾步距确定...................... - 5 - 3.3支护强度和工作阻力....................... - 5 - 3.4初撑力 (7) 3.5移架阻力及推溜力 (7) 3.6确定支架类型 (7) 4性能验算.................................... - 8 - 4.1顶板支护形式 (8) 4.2底板比压 (8) 4.3工作阻力（支护强度）和初撑力的验算 (9) 4.4顶板覆盖率 (9)
陈四楼煤矿综采液压支架标准 1、综采工作面支架前梁接顶严实。 2、机道梁端至煤壁顶板冒落高度不大于300mm。 3、不准随意留顶煤开采，必须留顶煤、托夹矸（伪顶）开采时，必须有批准的专项措施。 4、支架要排成一条直线，50m进行拉线，直线性偏差不超过±50㎜。 5、中心距按作业规程要求，支架中心距不超过±100㎜，架间空隙不超200mm。 6、支架顶梁与顶板平行支设，其最大仰俯角＜7°，按ZY3800-16/35型液压支架计算，顶梁头距顶板距离不得大于400mm 或顶梁后部距顶板不得大于400mm。 7、相邻支架间不能有明显错差（不超过侧护板高度的2/3），支架不挤、不咬。 8、液压支架初撑力不低于规定值的80%。有压力表的支架，压力表显示不低于24MPa；没有压力表的支架，手把打到升柱位置立柱活柱不再升出。 9、综采工作面液压支架拉架距采煤机后滚筒距离不得超过7.5m（即5架），停机时要移架至前滚筒。端面距最大值≤340mm，前梁接顶严密。 10、综采支架不漏液，不串液，不卸载。
11、综采支架要垂直顶底板及运输机，歪斜＜±5°。按ZY3800-16/35型支架两立柱距所拉直线距离差不得大于70mm。 12、综采工作面倾角＞15°时，支架设防倒防滑装置，安装时按照10架一组或5架一组。 13、工作面要做到浮煤净，即工作面在2m2内浮煤平均厚度不超过30mm。 14、煤壁平直，与顶底板垂直。伞檐：长度超过1m时，其最大突出部分，薄煤层不超过150mm，中厚以上煤层不超过200mm；伞檐长度在1m以下时，其最突出部分薄煤层不超过200mm；中厚以上煤层不超过250mm。
目录 前言 (3) （一）矿井及煤层概况 (3) （二）矿方意见 (4) （三）公司推荐方案 (4) （四）选用ZY2400/08/16型液压支架的理由及可行性 (5) （五）工作面顶板压力的估算及支架的支护强度 (6) （六）劳动组织 (7) （七）主要经济技术指标及效益估算 (8) （八）、机组、刮板输送机、转载机、皮带机选型原则、主要技术参数合理性： (9) （九）ZY2400/08/16型掩护式压支架材质及工艺说明 (10) （十）落煤方法 (12) （十一）安全措施 (13) （十二）优惠条件 (14) （十三）结论 (14) （十四）支架技术参数 (15)
一、矿井及煤层概况 山东鑫国煤电有限责任公司为一老矿井，地质储量200万吨，可采储量150万吨，为立、斜井开拓，设计生产能力40万吨，有可采煤层6层，本次设计薄煤层32#煤层，并兼顾9#煤层，设计工作面走向长度400米，倾斜长度80米。 32#煤层为稳定煤层，煤层厚0.8—1.3米，平均煤厚1.1米。煤层倾角8—12°，煤质硬度f=1.5—2，,煤的容重1.35 t/m3。煤层埋深130—140m。 32#煤层伪顶为粉砂岩厚0.15m，直接顶粉砂岩厚3.0m；煤层伪底泥质砂岩厚0.3m，其下为粉砂岩厚2.0米。伪顶硬度系数f=2 ，伪底硬度系数f=3。 9#煤层0.7—1.8m,平均厚度1.38m，内含0.05—0.5m夹矸，硬度较大。直接顶为灰色泥灰岩，厚0—2.7m，裂隙发育，f=3—4，底板为黑色泥灰岩，厚0.6—4.86m，f=2—3。 副井罐笼尺寸较小，大型设备只能运输从斜井运输。因斜井下车场原砌碹100m段宽度较窄，支架设计宽度不超过1.2m。 原采煤方法：MG—100型机组落煤，SGB620/40T型刮板输送机运煤，DW14—30/100单体支柱控顶。 从矿领导及下井了解知，顶板垮落跟顶1—2m，矿压显现不明显，选择支架工作阻力可不需要偏大。 二、矿方意见 1、采用走向长臂后退式采煤，综采液压支架+机采落煤+刮板机运输，平巷配置转载机搭接可伸缩式皮带运输。 2、选择支架依32#煤为主，并兼顾9#煤层采高要求，支架宽度不大于1.2m，若32#煤厚度影响通机，可考虑机组割底0.3m。 3、所选支架要体积小、重量轻、强度高、适合该矿井煤层高度的要求、其运输、安装方便。 4、工作面支架、溜子配套：轻型液压支架、液压牵引采煤机、刮板运输机。以提高工作面的生产、运输能力。 三.推荐方案 1、根据32#、9#煤层煤厚综合考虑，选用ZY2400/08/16型掩护式液压支架支护顶板。相应配套设备选用MG160/360—BWD型采煤机落煤，SGZ—630/180型刮板机运输，循环进度0.6米，三班生产，边采边准，每班5个循环。 2、配备部分单体液压支柱、铰接顶梁或π梁作为上下顺槽超前支护。 四、选用ZY2400/08/16型掩护式液压支架的理由及可行性: 1.选型原则：安全可靠，技术可行，投资少, 因井而宜。
液压支架检修工操作规程 示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
液压支架检修工操作规程示范文本使用指引：此操作规程资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 一、上岗条件 1. 经过技术培训并考试合格后，方可上岗。 2.具备一定的钳工基本操作、液压基础知识及电气维修 基础知识，必须熟知《煤矿安全规程》有关内容、《煤矿 矿井机电设备完好标准》及有关规定。 3. 熟知液压支架的结构、性能，传动系统、动作原 理，能独立工作。 二、操作准备 1. 大的零部件检修时，要制定专项检修计划和安全技 术措施并贯彻落实到人。 2. 综采工作面所有支架要编号管理，要分架建立检修 档案。
3. 检修人员入井前，要向有关人员了解支架工作情况。 4. 准备好足够的备件、材料及检修工具；凡需专用工具拆装的部件必须使用专用工具。 5. 检修负责人应向检修人员讲清检修内容、人员分工及安全注意事项。 6.检修支架顶上的步加班时，应搭好牢固的工作台。 四.正常操作 1.接班后应对所有支架巡查一遍，对现场急需的问题应优先安排检修。 2. 检修时，各工种要密切配合；必要时采煤机和刮板输送机要停电、闭锁、挂停电牌，以防发生意外。 3. 液压支架系统的各种阀、液压缸不准在井在下拆卸和调整，若阀和液压缸有故障时，要有专人负责用质量合格的同型号阀或液压缸进行整体更换。
一、煤炭工业对煤矿机械设备的需求 煤炭是我国能源安全的基石。煤炭工业是我国重要的基础产业，保障煤炭供应是国家加强经济宏观调控的重点之一。“十一五”期间，煤炭工业的生产技术水平将明显提高。国家将建成183个高效安全现代化矿井，国家将加大对煤矿建设项目的支持力度，已先后有17个煤炭建设项目，由国家开发银行出具贷款承诺，还将100多个高档普采工作面升为综采工作面，100多个普采工作面升为高档普采工作面。这样，中国大型煤矿采掘机械化程 度将达到95%。中型煤矿的机械化程度将达到80%以上；大型煤矿国内先进水平装备率达到20%，国际先进水平装备率达到6%，中型煤矿国内先进水平装备率达到10%，小型煤矿机械化、半机械化程度达30%以上。据此分析，煤炭需求的急剧增长，上述煤矿采掘机械化指 标还会有所突破，这为煤矿装备的发展提供了广阔的市场前景。 煤炭机械需求的三个驱动因素分别是：新开工煤矿的生产需求、已有设备的更新需求和机械化技改需求。根据对这三个因素的分析，煤炭机械的需求在未来一段时间内仍将维持快速增长的态势。 （一）新建煤矿的需求将平稳增长 2003-2008年间，我国煤炭产量及固定资产投资情况如表1所示： 表12003-2008煤炭产量及固定资产投资情况
根据国家发改委在2007年1月公布的《煤炭工业“十一五”发展规划》，我国煤炭产 量将由2005年的22亿吨增加至2010年的26亿吨。国土资源部2008年12月31日发布的《全国矿产资源规划（2008-2015）》指出到2010年，煤炭产量达到29亿吨以上，到 2015年，煤炭产量达到33亿吨以上。年均增长3.4%。在煤炭产量持续增加的情况下，根 据历史数据，预计煤炭行业固定资产投资仍将维持平稳增长，年均增长20%以上。 当前国际金融危机继续扩散和蔓延，在今后一个时期内，我国将突出面临全球经济增 长明显放缓、国际竞争日趋激烈、我国传统竞争优势逐步减弱、人口资源环境约束不断增 强的压力。为应对复杂多变的形势，国家果断采取了系列有助于恢复经济和市场信心的措施，包括灵活审慎的宏观经济政策，积极的财政政策和适度宽松的货币政策，以及更加有 利于扩大国内需求的有力措施，同时加快民生工程、基础设施、生态环境建设和灾后重建，我国经济发展的基本面并没有改变，能源需求量依然较大，结构调整任务十分繁重，加大 煤矿安全整治力度，积极推进煤炭资源整合与小煤矿联合改造工作，加快大型煤炭基地建设，新建一大批安全高效的现代化煤矿，在我国能源建设中仍然重要而紧迫，虽然煤炭产 量变化的不确定因素增多，但全国煤炭产量仍将呈平稳增长趋势。国家将对煤炭产能扩张 奉行适度从紧的政策，安排2008~2012年新开工煤矿7亿吨，2010和2012年分别按30 亿吨和33亿吨安排生产规模，年均增量1.5亿吨左右。预计中国煤炭产量2015年达到37 亿吨左右。 从新建煤矿投资构成来看，70%属于固定资产投资，煤炭机械设备投资在固定资产投资 中的占比为50%，因此，煤炭设备投资额在新建煤矿投资总额中的占比为35%。根据煤炭工 业协会的数据测算，2009-2015年煤炭行业新建煤矿投资总额为4585亿元（年增长率按10%即略高于相应的GDP的增长率来预测），因此，新增煤炭产能需要的煤炭机械设备投资约为1605亿元。 表22009-2015新增产能的固定资产投资预测
液压支架检修技术规 一、一般规定 1、试验介质应符合MT76-83 《液压支架用乳化油》的规定，乳化液是用乳化油与中性软水按5：95 重量比配制而成。 2、工作温度应为10～50℃；工作液应用120 目/吋或相当于0.125mm 过滤器进行过滤，并设有磁过滤装置。 3、支架在解体前必须进行冲洗；解体应用专用工具进行。解体后的液压元件，如阀、活塞杆、缸等应存放在木质或专用衬垫上。 4、阀类的检修工作应在清洁的专用工作室进行，拆、检后的零件应加遮盖。 5、检验用仪器、仪表与计量的精度和量程相适应，并满足国标中测量C 级精度。采用直读式压力表时量程应为试验压力的140%～200%。 二、结构件 1、平面结构件 （1）顶梁、掩护梁、前梁、底座等具有较大平面的结构件，在任一尺寸上的最大变形不得超过10‰。 （2）构件平面上出现的凹坑面积不得超过100㎝2、深度不得超过 20mm。 （3）构件平面上出现的凸起面积不得超过100㎝2、高度不得超过 10mm。 （4）构件平面上的凸凹点，每平方米面积不得超过两处。
（5）顶梁、底座上的柱窝如出现影响支撑强度的损伤时，修复时应整体更换柱窝。 （6）主体结构件整形，更换承力较大的筋板、耳板时，要制定可靠的修复工艺，修复后作强度校验。 2、侧护板 （1）侧护板侧面与上平面的垂直度不得超过3%。顶梁活侧护板上平面不得高于顶梁上平面。 （2）复位弹簧塑性变形不得大于5%。 （3）活动侧护板整形后，应伸缩灵活，锁住活动侧护板后，侧护板与顶梁整体宽度应小于设计宽度上限。 3、推移框架杆（或推拉梁）的直线度不得超过5‰。推移框架两端连接处修复后，不得降低整体强度，导向座有损伤时，应整体更换导向座。 4、底座、顶梁、掩护梁铰接销轴四连杆与销孔配合后的最大间隙应小于1.5mm，支撑高度大于4.5m 的液压支架，四连杆各铰接点配合间隙不大于1.0mm，各结构件总横向间隙不大于10mm。 5、凡经焊接修复的结构件，其焊缝应符合MT/T587 的规定，支架改造及整形用材质应与支架本体相符。 三、立柱和千斤顶 1、立柱、千斤顶与密封圈相配合的表面有下列缺陷时允许用油石修整： （1）轴向划痕深度小于0.2mm，长度小于50mm； （2）径向划痕深度小于0.3mm，长度小于圆周的1/3； （3）轻微擦伤面积小于50mm2；