掩护式及支撑掩护式液压支架特性及工作状况分析

前言综合机械化采煤是煤矿技术进步的标志，是煤矿增加产量、提高劳动效率、增加经济效益的重要手段。

实践证明大力发展综合机械化采煤，研制和使用液压支架是十分关键的。

我国液压支架经过30多年的发展，取得显著的成果，至今已能成批制造两柱掩护式和四柱支撑掩护式液压支架，这些系列化液压支架一般用于缓倾斜中厚煤层及厚煤层分层开采。

我国煤矿中使用的支架类型很多，按照支架采煤工作面安装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处工作面断头以外的采煤工作面上所有的位置的液压支架。

目前使用的液压支架分为三类。

即：支撑式液压支架、掩护式液压支架、支撑掩护式液压支架。

从架型的结构特点来看，由于直接类别和老顶级别的不同，所以为了在使用中合理地选择架型，要对支架的支撑力承载力的关系进行分析使支架能适应顶板载荷的要求。

此次设计是对大学所学的知识的综合应用，通过设计使所学知识融会贯通，形成较为清晰的知识构架，强化设计过程的规范性以及对计算机的使用的熟练性。

通过此次设计，能够更好的梳理所学的知识，基本掌握机械设计制造及其自动化专业在机械设计方面的工作方法，同时提高独立为完成工作的能力，为以后的工作打下坚实的基础。

第1章液压支架的概述1.1液压支架的组成和用途1.1.1液压支架的组成液压支架由顶梁、底座、掩护梁、立柱、推移装置、操作控制系统等主要部分组成。

1.1.2液压支架的用途在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工人安全和各项工作正常进行，必须对顶板进行支护，而液压支架是以高压液体作为动力由液压元件与金属构件组成的至呼和控制顶板的设备，它能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序。

实践表明液压支架具有支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等优点。

液压支架可与弯曲输送机和采煤机组合机械化采煤设备，它的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人劳动和保证安全生产是不可缺少的有效措施，因此液压支架是技术上先进、经济上合理、安全上可靠、是实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备。

支架机构形式的比较分析液压支架主要的机构形式有三种，即垛式支架，四连杆机构液压支架，和单摆杆机构液压支架。

现分别介绍几种形式液压支架的特点。

垛式液压支架的特点垛式液压支架式支撑式液压支架的一种。

支撑式液压支架是在一个底座上放置几根立柱支撑顶梁，并通过顶梁支撑顶板这样简单的结构基础上发展起来的。

垛式支架的优点是：垂直支撑的立柱数量多，支架的工作阻力大；多数立柱位于支架后部，切顶性能好，工作空间大，易满足通风和行人的要求，重量轻，价格便宜。

其缺点是：顶梁较长，移架时空顶面积较大；同一段顶梁受到的垂直支撑的次数较多，不利于顶板的管理，挡矸帘的强度低，顶板碎矸还可以从架间落入工作空间，防矸能力弱。

所以垛式支架应在直接顶稳定或坚硬的煤层中使用。

由此可见，垛式液压支架虽然有很多的优点，但却存在它的弊端，并不是我们理想的架型。

四连杆机构液压支架这种液压支架是目前使用最多的液压支架。

不论是支撑式还是掩护式液压支架都一般都用到了这种机构。

四连杆机构使顶板对顶梁的水平载荷由掩护梁传递给两个连杆，立柱不承受横向力，因此不易产生弯曲现象。

因此，要求连杆要有足够的强度。

四连杆机构主要有两种形式，一种是前后连杆都为单连杆；另一种是后连杆为整体铸造件或焊接件，前连杆为左右分置的单连杆铸钢件或焊接件，这样可增大支架的有效利用空间。

四连杆机构液压支架的机构简图如图所示：图 2.1 四连杆式液压支架机构简图这种机构使支架在升降的过程中，顶梁前端的轨迹为一条双纽线。

双纽线支架的两个连杆虽然增加了支架结构的稳定性，但也因要抵抗顶板的水平运动大大增加了对支架承载机构件的作用力，结构使构件断面增大，重量增加。

而掩护式和支撑掩护式支架的进一步发展方向之一是寻求减轻支架重量的途径。

因此，这种机构虽然广泛使用，但仍旧不是我们理想的一种架型。

单摆杆机构液压支架这种支架是由四连杆机构液压支架演化而成的一种支架机构形式。

它用一个单摆杆机构代替了传统的四连杆机构，从而使支架在升降的过程中顶梁前端的轨迹由双扭线变成了一条圆弧线。

液压支架的类型及基本特点液压支架是现代煤炭开采中不可或缺的重要设备之一，其类型和特点各不相同。

下面将介绍四种常见的液压支架类型及其基本特点。

1.支撑式支架支撑式支架是最早出现的液压支架之一，也是最基本的类型。

其结构相对简单，主要由立柱、顶梁、底座和支撑缸等组成。

该类型支架具有较高的支撑力，适用于顶板条件较好的工作面。

但是，由于支撑式支架对顶板的适应性较差，因此在顶板条件较差的地区使用时需要配合其他支护设备。

2.掩护式支架掩护式支架是一种较为常见的液压支架类型，其结构主要由掩护梁、顶梁、底座和支撑缸等组成。

该类型支架对顶板的适应性较强，能够有效地保护采空区的顶板，防止矸石冒落。

但是，由于其支撑力相对较低，因此适用于顶板条件较好的工作面。

3.支撑掩护式支架支撑掩护式支架是一种结合了支撑式和掩护式两种支架特点的新型液压支架。

其结构主要由立柱、顶梁、掩护梁、底座和支撑缸等组成。

该类型支架具有较高的支撑力和适应性，能够在各种顶板条件下有效地进行支护。

因此，支撑掩护式支架在煤炭开采中得到了广泛的应用。

4.特殊用途支架除了以上三种常见的液压支架类型外，还有一些特殊用途的支架，如放顶煤液压支架、薄煤层液压支架等。

这些特殊用途的支架具有各自独特的特点和适用条件。

例如，放顶煤液压支架适用于厚煤层的放顶煤开采，能够有效地提高煤炭回收率和生产效率；薄煤层液压支架则适用于薄煤层的开采，能够适应狭小的空间要求。

总之，液压支架的类型和特点各不相同，需要根据具体的采煤条件和要求进行选择和使用。

随着煤炭工业的发展和技术进步，液压支架的种类和性能也将不断得到改进和完善。

掩护式液压支架说明书-Y108-sms一、概述ZY86400/25.5/55型掩护式液压支架，是中煤北京煤矿机械有限责任公司针对伊旗昊达煤炭有限责任公司丁家圪堵煤矿3-2 煤和神东天隆集团公司霍洛湾煤矿2-2煤层的复合区的煤层赋存条件而设计、制造的工作面液压支架，该支架与采煤机、运输机配套使用。

液压支架的主要功能是支撑和管理围岩、隔离采空区、防止采空区的矸石进入采煤工作面、自行移架、自动推移工作面运输机，保证工作面有足够的通风断面，确保操作人员的安全。

它的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人的体力劳动和保证安全生产起着非常重要的作用。

支架执行标准为MT312-2000《液压支架通用技术条件》。

熟悉支架的操作及维修方法，有利于支架正常作业，减少停机时间，提高生产效率。

另一方面，液压支架的正确使用还与适应的配套设备及地质条件有关。

ZY86400/25.5/55型掩护式液压支架总体结构见图一。

采煤机割煤后，支架采用先移架、后推溜（刮板运输机）的工作方式。

图一：ZY86400/25.5/55型掩护式液压支架支架在设计中突出了以下特点：（1）本支架为正四连杆支架，结构先进、成熟；（2）四连杆数经过计算机优受力较小，顶梁轨迹变化较小；（3）顶梁相对较长，支架通风断面大；（4）整体顶梁带内伸缩式伸缩梁加护帮板结构，对顶板进行及时支护，并防止煤壁片帮；（5）支架内设置了宽敞的行人安全通道；（6）底座中间的开档长度大，检修推杆机构方便；（7）底座前过桥上装抬底装置，既能配合移架动作保证移架顺利，又能防止运输机上漂；（8）底座前端对底板比压小，对较软底板煤层适应性强。

二、液压支架执行标准1．“MT/556-1996《液压支架设计规范》” 标准；2．“《煤矿安全规程》2001版”规定；3．“MT312-2000《液压支架通用技术条件》”标准；4．“MT313-92 《液压支架立柱技术条件》” 标准；5．“MT97-92《液压支架千斤顶技术条件》”标准；6．“MT/T587-1996《液压支架结构件制造技术条件》”标准；7．“GB985-88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》”标准；8．“MT/T459-1995《煤矿机械用液压元件通用技术条件》”标准；9．“MT419-1995《液压支架用阀》”标准；10．“GB/T 3683-92《钢丝增强液压胶管软管和软管组合件》”标准；11、“GB3836.1-2000《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》”标准；12、“GB3836.4-2000《爆炸性环境用防爆电气设备本安型电路和电气设备“I”》”标准。

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!未指定书签。

...................................... 错误!未指定书签。

第一章引言 .......................... 错误!未指定书签。

1.1前言........................... 错误!未指定书签。

1.2绪论........................... 错误!未指定书签。

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!未指定书签。

2.1 工况分析 ...................... 错误!未指定书签。

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…………………………………………………………… ..72.3.4 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。

矿山机械液压支架存在的故障及改进措施摘要：目前，经济的平稳、健康发展与国民经济的发展息息相关，工业对国民经济的发展起着举足轻重的作用，而矿产是工业的源泉，也是工业发展的根本。

近年来，我国经济的快速发展，对矿产品的需求量也在不断增加，期间许多矿山都加速了对资源的开发，导致了矿山的保有储量大幅度下降，尤其是有色金属矿山，由于深部地质条件的复杂，不但使采矿作业难度增加，同时还极易出现冒顶、水害、坍塌、渗漏等安全问题，进而这将直接导致人员伤亡问题的出现。

基于此，以下对矿山机械液压支架存在的故障及改进措施进行了探讨，以供参考。

关键词：矿山机械液压支架；存在的故障；改进措施引言井下的综合机械化开采具有节能高效的特点,在各类井下工程中具有广泛的应用。

进行综合机械化开采时,液压支架是重要的支撑设备,对顶板进行支护,保证矿井开采的安全。

我国广泛使用的双柱掩护式液压支架具有较强的支护能力,采用整体式结构具有较好的稳定性,液压支架的承载较大,对整体杆系结构的稳定性具有较高的要求。

依据有限元分析的方式,对液压支架的杆系结构进行一定的简化对其不同工作位置的应力变形进行分析,从而为杆系结构的优化提供参考,提高液压支架的整体性能。

1金属矿地下开采的概况金属矿的开采方式主要分为两种，一种是露天采矿，一种是利用特殊的采矿工具，在一片裸露的空间内，将一种金属的矿石从一个密闭的空间中开采出来。

与露天采矿相比，地下采矿技术具有较高的技术含量、施工难度以及安全风险。

然而，随着现代工业的迅速发展，对金属矿的需求与日俱增，致使矿井的开采深度逐步增加，曾经采用露天采矿的矿井，也逐步转向了地下开采，并逐步向深层延伸。

根据统计，在西方资本主义国家，大约有35%的比例是在地下采矿，而在我国的金属矿中，大约10%是铁矿，67%是有色金属。

就一个金属矿而言，开采的工序可分为开拓、准、切割、回采，而这一系列的开采工序涉及的范围很大，其中直接影响其整体的安全性的主要包括开采工序间的关系、开采方法、施工设备的先进程度、施工人员的技术等方面因素。

第1章绪论1.1 液压支架的作用和分类1.1.1 液压支架的用途液压支架是综采设备的重要组成部分。

它能可靠而有效地支撑和控制工作面的顶板，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面和推进输送机。

它与采煤机配套使用，实现采煤综合机械化，解决机械化采煤工作中顶板管理落后于采煤工作的矛盾，进一步改善和提高采煤和运输设备的效能，减轻煤矿工人的劳动强度，最大限度保障煤矿工人的生命安全。

液压支架作为煤矿综采机械化采煤设备（液压支架、可弯曲输送机和采煤机）的重要组成设备之一;在生产过程中，液压支架的性能的好坏将直接影响煤矿生产的质量,特别是生产过程中对人员的安全保障问题是极为重要的。

因此，性能优良的液压支架是技术上先进、经济上合理、安全上可靠，是实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备。

1.1.2 液压支架的分类液压支架的种类很多，分类的依据和方法各不相同。

⑴按支架与围岩的相互作用关系分类按照液压支架与围岩的相互作用关系，目前使用的液压支架可分为三类，即支撑式、掩护式和支撑掩护式三大类。

①支撑式液压支架是一个在底座上放置几根立柱支撑顶梁，通过顶梁支撑顶板的简单结构基础上发展起来的，它是世界上发展最早的液压支架。

典型的支撑式液压支架，其顶梁较长，立柱较多，靠支撑作用维护一定的工作空间，而顶板岩石则在顶梁后部切断垮落。

架厚的挡矸帘只起着碎矸石从采空区涌入工作面的作用。

这种类型的支架具有较大的支撑能力和良好的切顶性能，因此适用于顶板坚硬完整，基本顶周期压力明显或强烈，底板较坚硬的煤层。

但由于立柱的垂直布置，所以支架承受水平力的能力差，在水平力的作用下，支架容易失去稳定性。

②掩护式液压支架掩护式液压支架是利用立柱、顶梁与掩护梁支护顶板和防止岩石落入工作面。

这类支架的顶梁较短，多数支架的立柱只有一排，一般仅有1～2根，多呈倾斜布置，与掩护梁连接或直接连接在顶梁上。

立柱通过顶梁支撑顶板。

掩护梁与冒落得岩石相接触，阻止矸石涌入工作面并承受采空区矸石的载荷。

液压支架国内外研究现状和发展趋势摘要介绍国内外液压支架的研究现状，分析国内液压支架研究与国外的差距以及我国液压支架研究趋势，对煤田设计、开采进度控制、综采设备选型都具有十分重大的理论价值和现实意义。

关键词液压支架；研究现状；发展趋势液压支架是煤炭综采机械化设备中最关键的一种，其一次性设备投资占综采装备采购总资金的70%以上，是保证综采工作面安全高效有序运行的关键设备，液压支架设计与加工技术的研究进展直接关系到煤矿开采进度、开采效率，因此，了解国内外液压支架的研究现状以及发展趋势，对煤田设计、开采进度控制、综采设备选型都具有十分重大的理论价值和现实意义。

1液压支架国内外研究现状1.1液压支架国外研究进展液压支架的研究首先是由英国1954年研制的垛式液压支架开始的，法国研制的节式液压支架给液压支架的研究带来了革命性的突破，20世纪60年代由苏联研制的具有四连杆机构的OMKT型掩护式支架将液压支架研究带入了一个新的设计时代。

20世纪70年代液压支架的研究主要集中在“立即支护”上，20世纪70年代中期，为提高深产能力，降低生产成本，英国首先开始研制电液控制液压支架，但由于技术原因，应用效果不理想。

20世纪80年代中期，由英国研制的两按钮式微机控制液压支架投产使用，效果良好。

1995年底英国原道锑公司又研制出全工作面集中电液控制系统，以此为起点，电液控制系统已经发展为综采全套设备可视化集成控制阶段。

随着近年来对煤层开采厚度和深度的不断增加，采煤工作面的长度也在相应增加，这就要求液压支架具备快速便捷的移架设计，所以在液压支架的设计中有增加了高压大流量乳化液泵技术，可实现8S/架左右的工作面成组成排快速移架，同时支架的平均工作阻力、支架宽度也较以前有了很大的提升，支架平均工作阻力6470kN，最大工作阻力可达到9800kN，支架中心距达到1.75m，有效的减少了作业面液压支架架数，同时缩短了缩短移架时间、增加有效工作时间和提高单产。

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。

在 Ｐ ｒｍｅｅｓ 式 设定 系统 各元件 参数 如下 ： ａａ ｔｒ 模 泵 的流 量为 ４ ０Ｌ ｍｉ ；平 衡 千斤 顶 缸 径和 杆 径 分别 为 ０ ／ ｎ ｑ ３ ￣ ０ｍｍ和 １ ０ｍｍ；安 全 阀调定 压力 为４ ． ａ ２ ６ ６ ２ＭＰ ；
低 压 锁 调 定 压 力 为 １ ａ ８ＭＰ ；平 衡 千 斤 顶 最 大 推 力 １２ ０ｋ 在 ｒｎ模式 下仿 真运 行 ， 到安全 阀 阀 口压 ０ Ｎ。 ｕ 得 力 变化对 比曲线 ， 图 ２所 示 。 如 从仿 真 结果 可 以看 出，
垒 ＼ 出 口 垦州
２ １ 年 第 ５期 ００
马利 平 ，等 ：掩 护 式 支架 平 衡 千 斤 顶 液 压 回路 分 析
・１ ・ １ ∞ ∞ ∞
∞
ｍ
模型 中将 高压 锁去 掉 ，只连 接低 压锁 。
反之 ，当平 衡千 斤顶 活塞杆 腔安 全 阀开启 ，液控 三位
＊ 国 家 “ 一 五 ” 科技 支 撑 计 划 资 助项 目 （０ ７ ＡＢ１Ｂ １ 十 ２０Ｂ ３ ０）
收 稿 日期 ：２ １ － ４ ３ ０ Ｏ０ —０
中的双 向锁用 两个普 通单 向阀代替 ，而 在浮动 双 向锁
作 者 简介 ： 马利 平 （９ ４）男 ， １ ８ 一， 山西 朔 州 人 ， 在读 硕 士 研 究 生 ． 究 方 向为 矿 山 机 电液 一 体 化 。 研
第 ５ 期 （ 第 １２ ） 总 ６期
２１ ０ ０年 １ Ｏ月
机 械 工 程 与 自 动 化 Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭ ＡＴＩ ＯＮ
Ｎｏ．５
０ｃ ． ｔ

文章 编 号 ： ６ ２ ６ １ （ ０ ０ ０ — ０ ００ １ ７ —４ ３ ２ １ ） ５０ １ — ４

液压支架工作原理说明一、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：顶梁较短一般超过3.5M左右，带有掩护梁，分隔采空区和作业空间，立柱倾斜分布，作业空间和通风断面较大。

3.支撑掩护式液压支架：有上述两种支架的优点，采用四连杆机构，能更好的承受顶板水平分力和扭转分力，有较强的支撑和切顶作用，但价格较贵。

二、液压支架的型号及规格：1.掩护式支架：2．放顶煤支架：3.履带行走式支架：4.过渡支架：三、液压支架的结构：顶梁、掩护梁、前连杆、后连杆、底座、推杆、单侧护装置、立柱、各种千斤顶、液压系统、支架设置销轴等连接机构。

1-护帮装置；2-顶梁；3-推杆；4-底座；5-立柱；6-操纵装置；7-顶梁活动侧护板；8-推移千斤顶；9-掩护梁活动侧护板；10-平衡千斤顶；11-掩护梁；12-前连杆；13-后连杆1.侧护板的作用：侧护板的作用：消除相邻支架的架间间隙，防止冒落矸石进入支护空间；作为支架移架过程中的导向板；防止支架落后倾倒；调整支架的间距2.顶梁：顶梁是用于支护、控制、管理工作面上方的顶板，顶板的压力通过顶梁传递到两根立柱上。

为了更好地支护煤壁上方刚暴露出的顶板，顶梁前端上翘，顶梁为双侧活动侧护板。

ZY10000/27/56D 型液压支架顶梁结构图3.伸缩梁伸缩梁是由钢板拼焊成的整体结构，它的主要作用是超前支护。

当采煤机采过后，没有移架前伸缩梁伸出，护住顶板，可实现及时支护；当煤壁出现片帮时，伸缩梁可伸入煤壁线以内，及时维护顶板，避免引发冒顶。

3.掩护梁：Z110000/27/56D 型液压支架掩护梁结构图顶板来压后，经顶梁和掩护梁连接销轴，把来压传递到掩护梁上，再通过掩护梁传递到连杆以及底座上。

再传递过程中掩护梁承受扭矩、弯矩的作用。

而且还受到顶板冒落矸石的冲击。

因此要求掩护梁有足够的强度与刚度。

4.底座：底座承受顶板经立柱、掩护梁、连杆等传递的各种力及力矩，然后传递到底板上。

一、液压支架的工作原理及结构1、液压支架的工作原理：液压支架是以高压液压为动力，由若干液压元件（液压缸和阀件）与一些金属结构件按一定连接方式组合而成的一种采煤工作面支护设备，它能实现升架（支撑顶板）、降架（脱离顶板）、移架、推动刮板输送机前移以及顶板管理一整套工序，并能可靠地支撑顶板，有效地隔离采空区，防止矸石进入工作面，保证了正常作业所需的空间。

液压支架与采煤机、工作面刮板输送机配套使用，实现了采煤综合机械化，解决了机械化采煤工作面顶板管理落后于采煤工作的矛盾，进一步提高了采煤和运输设备的效能，减轻了煤矿工人的劳动强度，改善了安全生产条件。

2、液压支架的基本组成部分：液压支架由承载结构件、执行元件、控制和操纵元件、辅助装置、传动介质等组成。

图—1液压支架的组成1—前立柱；2—后立柱；3—顶梁；4—掩护梁；5—前连杆；6—后连杆；7—底座；8—操作阀；9—推移千斤顶⑴承载结构件有：顶梁、掩护梁和底底座等。

顶梁是直接与顶板相接触，并承受顶板岩石载荷的支架部件；掩护梁是阻挡采空区冒落矸石不涌入工作面空间，并承受冒落矸石的载荷，以承受顶板水平推力的部件；底座是直接与底板相接触，传递顶板压力到底板并承受顶板压力的支架部件。

⑵执行元件有：立柱和各种千斤顶。

立柱是支撑在顶梁（或掩护梁）和底座之间直接或间接承受顶板载荷的油缸，立柱是支架的主要动力执行元件，它的结构强度和结构形式决定了支架的支撑力的大小和支撑高度范围；千斤顶是除立柱以外的各种油缸，它完成推移刮板输送机、移设支架和调整支架及完成各种保护动作等。

⑶控制和操纵元件有：操纵阀、截止阀及各种油缸的控制阀等。

操纵阀是用以操纵支架各执行元件动作的阀，它是支架的动作指挥元件。

根据支架的执行元件多少及对动作的要求不同，操纵阀的结构也不一样。

液压支架上所用的控制阀较多，但油缸控制阀只有液控单向阀和安全阀。

⑷辅助装置：除上述三项构件以外的其它构件。

它包括推移装置、复位装置、挡矸装置、护帮装置、防倒防滑装置、喷雾装置和照明等。

提供 理论 参考 ，为 提高放 顶煤 液压 支架对 煤层 及顶 板 的适应性 提供 技 术保 障 。
１ 支架 工作状 态分 析
合力 大小 与作 用位 置的不 确定性 等 因素 ，使其 与液 压 支架 理想 合力 作用 点不完 全 吻合 ，即 液压 支架 在
“ 限定 载荷 ” 工作 状态保 持平 衡 时液 压 支架 合 力作
液 压支 架支 撑合力 与外 载位 置之 问 的力 学关 系特性 进 行分 析
的外 载不 超过 液压 支架 额定工 作 阻力所 产生合 力 的
阶段 。在 该状 态下 ，液 压支架 属 于被动支 撑 ，其 支 护性 能 的发挥 主要 取决 于外 载的 大小及 作用 位置 。 （ ）“ ３ 限定 栽荷 ” 工作 状 态 指 液 压支 架所 受 的外 载超 过液 压支架 额定 工作 阻力 所产 生 的合 力 阶 段 。在该 状 态 下 ，液 压 支 架 支 护 性 能 已发 挥 到 极 限 ，已有 立柱 安全 阀处 于开启 状态 ，液 压支架 支护
四柱 支 撑 掩 护 式 液 压 支 架 出现 的 “ 后 柱 ” 问题 进 行 了分 析 。 拔 ［ 键 词 ］ 放 顶煤 ；液 压 支 架 ；支 护性 能 关
［ 中图分类号］Ｔ ３５ ４ Ｄ ５ ．
［ 文献标识码］Ｂ
［ 文章编号］ １０ ￣２５ （ ０ ０ ５０ ６ －３ ０ ６ ２ ２ １ ）０ －０６０
２ 支架 支护性 能 与外载 位 置关 系的分 析
图 １ 液 压 支 架 受 力 简 化模 型
如 图 １所 示 ，取 顶 梁 和掩 护 梁 为分 离 体 ，对 ０ 取 力矩 ，得平 衡方 程 ： （ １１ ２ ）＋（ （ ＋ｂｔｎ Ｐ ＋Ｐ ｒ ｒ ２ Ｉ月 厂 ｃ Ｅ）一 ａ

掩护式及支撑掩护式液压支架特性及工作状况分析当前，综合机械化采煤技术在我国迅速推广，许多地方和矿属的机械厂都纷纷制造采煤机和液压支架，许多中小型矿井甚至地方煤矿都采用了综合机械化采煤技术。

液压支架是综合机械化采煤的主要设备之一，为帮助煤矿工程技术人员、管理人员和技术工人了解和更好地使用液压支架，本文对掩护式及支撑掩护式液压支架工作原理、特性曲线及支撑能力进行分析。

1、掩护式及支撑掩护式液压支架类型2、掩护式及支撑掩护式液压支架工作原理掩护式及支撑掩护式液压支架有单铰式与双铰式两种主要类型。

单铰掩护式支架随采高的变化，顶梁尖端（铰点）围绕支架的后铰点作圆弧运动，因此支架的空顶距随采高的变化而变化，使支架前端无支护空间增大，不利于顶板控制。

（见图2-1a）采用带四连杆的掩护式及支撑掩护式支架（双铰式），随采高的变化顶梁尖端的运动曲线为双纽线，根据双纽线的特点，在设计中可以使顶梁尖端在采高范围内呈近似垂直层面的直线运动，以保证在支架有效采高范围内，使顶梁尖端距煤壁的距离不变。

此外，带四连杆的掩护式及支撑掩护式支架（双铰式）具有承受水平力的能力。

（见图2-1b）液压支架的液压系统由立柱、推移千斤顶、操纵阀、控制阀（安全阀、液控单向阀）、软管等组成。

（见图2－2）通过操纵阀和控制阀，液压支架可完成以下动作(立即支护式)：a.降柱、拉架：采煤机通过该支架、顶板暴露后，立即降柱、拉架；b.升柱：支架被拉到新位置后，升柱，使支架撑紧顶板；c.推溜：支架撑紧顶板后，利用推移千斤顶推溜。

初撑力与工作阻力（屈服载荷）：升柱后，高压液体进入液压支架各立柱的活塞腔，立柱逐渐升起直至顶梁与顶板紧密接触为止；与此同时，在立柱活塞腔内的高压液体的压力迅速增大到液压泵的工作压力。

当高压液体充满活塞腔时，液控单向阀关闭，将高压液体锁在活塞腔内。

此时，工作在泵的工作压力下的高压液体压力称初撑压力，支架（所有立柱）对顶板的支撑力称初撑力。

斤顶拉力迅速增大，超越平衡千斤顶的极限位置，造成 平衡千斤顶或耳座拉坏。反之，将造成该装置的压溃。 通常，支架采用机械限位块来保护平衡千斤顶装置（图 4）。图4 限位装置示意图3.4 平衡千
斤顶的操纵操纵平衡千斤顶时，应使顶梁与被管理的顶 板保持平行，并且充分接触，达到最佳的支护状态。针 对不同顶板，操纵平衡千斤顶有不同的要求。对于稳定 顶板，不应过多的操纵平衡千斤顶。只需保证
式液压支架以它适应性强、结构简单、操纵灵活等特点 得到广泛的应用。平衡千斤顶是掩护式液压支架的关键 部件之一，它的作用是调整顶梁与掩护梁的角度，使顶 梁更好的切顶，支架更好的管理顶板。同时，
平衡千斤顶也是液压支架上较易损坏的部件之一，它的 损坏直接影响支架的正常工作乃至综采工作的顺利进行。 [1]2平衡千斤顶失效的具体表现[2]平衡千斤顶通过与耳座 铰接，一端连接在顶梁上，一端
论文导读：目前掩护式液压支架以它适应性强、结构简 单、操纵灵活等特点得到广泛的应用。平衡千斤顶是掩 护式液压支架的关键部件之一，它的作用是调整顶梁与 掩护梁的角度，使顶梁更好的切顶，支架更好
的管理顶板。关键词：掩护式液压支架，平衡千斤顶， 失效分析1 前言液压支架是综采工作面的主要配套支护设 备, 随着高产高效工作面的不断涌现,对液压支架的适应性 和可靠性要求越来越高。目前掩护
顶梁与顶板严密接触即可。发表论文。老顶来压较大时， 收缩千斤顶，以增大切顶力。当顶板较破碎时，应控制 平衡千斤顶活塞伸出量。在移架降柱前，不使平衡千斤 顶收缩，目的是防止前梁处顶板过早破碎。
移架后，应使平衡千斤顶少量伸出，前梁首先接触顶板， 之后升柱，改善整个的支护效果。在整个操纵过程中， 都不应把平衡千斤顶伸出过长或缩的过短，不应使平衡 千斤顶工作在极限行程状态下。发表论文。

关于支架架型的说明：目前，用于单一煤层开采的液压支架主要有支撑掩护式和掩护式两种，其结构特点比较如下。

⑴支撑掩护式支架主要特点和适用范围①有两排立柱，顶梁和底座较长，通风断面大，但整架运输不方便，采煤工作面开切眼宽度要求较大。

②立柱支撑效率低，左、右柱载荷有差别，前、后柱载荷差别较大。

③支架的伸缩值一般≤2.1，适应煤层厚度的变化能力小。

④支架的支撑合力距切顶线近，切顶能力强。

⑤重量大，造价高。

⑥底座对底板比压均匀，底座前端比压较小，容易移架。

⑦在角度较大的工作面使用时，顶梁向倾斜下方的摆动量大。

⑵两柱掩护式支架的结构特点和适用范围①支撑合力点距离煤壁较近，可有效防止近煤壁顶板的早期离层和下沉。

②平衡千斤顶可以调节合力作用点的位置，增强了支架对顶板的适应能力。

③控顶距小。

顶梁较短，因而对顶板反复支撑次数少，减少了对直接顶的破坏。

④伸缩比大，一般伸缩可达2.4，适应煤层厚度变化能力强。

⑤重量较支撑掩护式轻，投资少，设备搬家运输方便。

⑥支架能够对顶板施加向煤壁方向的水平推力，有利于维护顶板完整。

⑦液压控制系统简单，管路少，有利于提高移架速度。

由以上分析可知，两柱掩护式支架和四柱支撑掩护式支架相比具有以下几点优点：⑴同等工作阻力，两柱掩护式支护强度比四柱支撑掩护式支架高；⑵同等支护强度，对于较破碎顶板，支架后部容易冒空，四柱支撑掩护式支架后柱容易出现不受力或受力减小的情况，甚至出现后柱受拉的现象(拔后立柱)，导致支架实际支护强度降低，支护效果不好。

两柱掩护式支架由于平衡千斤顶能够调节顶梁合力作用点的位置，能够很好的适应工作面顶板压力变化，提高了支架对顶板的适应性，因此说两柱掩护式支架比四柱支撑掩护式支架对煤层适应能力强；⑶两柱掩护式支架支架由于能够给顶板施加以向煤壁方向的推力，有利于维护顶板的完整性；⑷同等配套条件下，两柱掩护式支架的整体运输长度比四柱支撑掩护式支架的短，给支架的搬家运输带来了极大的方便。

1支撑掩护式液压支架概述1.1 液压支架的用途在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工人安全和各项作业正常进行，必须对顶板进行支护。

而液压支架是一高压液体作为动力，由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的设备，它能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序。

实践表明液压支架具有支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等优点。

液压支架与可弯曲输送机和采煤机组成综合机械化采煤设备，它的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人的体力劳动和保证安全生产是不可缺少的有效措施。

因此，液压支架是技术上先进、经济上合理、安全上可靠，是实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备。

1.2液压支架的工作原理液压支架的主要动作有升架、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，如图1－1所示，其中液控单向阀和安全阀设在架内，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。

支架的升降依靠立柱2的伸缩来实现，其工作过程如下：1、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，同时立柱的上腔排液，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工作压力后，操纵阀置于中位，液控单向阀6关闭，从而立柱下腔液体被封闭，这就是支架的初撑阶段。

图1－1　液压支架工作原理－顶梁；2－立柱；3－输送机；4－安全阀；5－液控单向阀；6，7－操纵阀；8－乳化液泵；9－推移液压缸；10－底座；11－后连杆；12－前连杆；13－掩护梁2、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。