[科普中国]-支撑掩护式支架

主要技术性能

支撑掩护式液压支架的顶梁长， 有整体刚性和分体铰接两种。整体刚性顶梁结构简单，操作方便，前端的支撑力大，使用数量逐渐增多。分体铰接顶梁适应顶板不平整的能力强，有利于支架运输。 但梁端支撑力小。有些顶梁带外伸或内伸的伸缩梁。多数支架有双人行通道，通风断面大；支撑合力在顶梁后部，切顶能力强；底座为整体刚性结构件，有底封式和底开式两种，对底板比压较均匀，底封式多用于软底板或煤底，底开式多用于较硬底板，中部排煤方便;多数 支架的立柱倾斜度小，支撑效率高，但调高范围较小，适应煤层厚度的变化能力不如掩护式液压支架;工作 中前后排立柱受载经常不均，在同样煤层地质条件下 要求其工作阻力和支护强度应高于掩护式液压支架 的;液压系统中的动力缸和控制元件多，操作较复杂， 影响移架速度，为适应顶板的强烈冲击压力，除安装普 通安全阀外，立柱尚需增设抗冲击大流量安全阀，保护 支架不受冲击压力的损坏。在既可使用支撑掩护式又 可使用掩护式液压支架的条件下，通常应优先选用掩 护式液压支架。1

主要参数国际上有多种不同参数的支撑掩护式 液压支架，中国最大高度为5m(高度的上限)，最低高 度1.4m;中心距一般为1.5m，个别为1.7～1.8m，国 际上这类支架的中心距为1.75m;工作阻力一般为 3000～7000kN，最大10000kN;支护强度一般为0.6～ 0.9MPa; 对底板比压多为0.8～1.8MPa; 重量10～ 18t，最大达30t。

结构特点在支撑支架发展之初，主要是利用构造较为简单的框架式结构，但是这种支架的最大承受能力有限，适用范围较为狭窄，稳定性能较差。迫于生产的需要，掩护式及支撑掩护式支架才相继出现。支撑掩护式支架很好地弥补了传统支架的缺点。现阶段液压支架按照不同功能可以分为多种类型，比如按照相互作用效果可以分成掩护式
、支撑式及支撑掩护式三大类。支撑掩护式支架利用焊接技术将支架的顶梁与前探梁链接为一个整体，以此来支撑工作面的面板。前探梁配备有千斤顶，千斤顶的主要作用就是控制探梁的移动。在支撑支架顶部与底部之间
配有四根油缸，油缸采用的都是双作用式，油缸上的机械杆可以灵活控制支撑架的移动。

支撑掩护式支架中的掩护梁材质是高性能钢板，通过四杆链接结构来实现自身的移动，采用四杆联动结构有助于提高支架的稳定性，避免在工作室采空区杂物影响工作面的功能。四杆联动结构有效稳定了支架本身的稳定性及支架工作时的抗干扰能力。支撑掩护式支架的地底部采用箱型结构，材质也是优质钢板，底部有四个立柱。底座的前后主要靠连杆链接，底部前端主要是用来实现千斤顶的移动，千斤顶连接着输送机，换句话说就是底部控制着整个支架的移动，直接影响着工作面上输送机的工作。2

优点及不足1． 现阶段液压支架主要有双支柱掩护式与四支柱两种支架结构。因为支架的支柱数不相同，导致不同
支架与煤层的相互作用力也不尽相同。两个支柱的支撑掩护式支架在工作时支柱较四个支柱的支架更向煤
层岩壁倾斜，支柱产生的支撑力的水平分力能够保证支架前端支撑的直接顶部处于高压状态，有效实现了直接顶部的稳定性。

2． 反观四个支柱的支撑掩护式支架，由于其具备四个支柱，在工作时相对于煤层岩壁处于背向倾斜的角度，其支撑力产生的水平分量由于角度相背而互相抵消，因此无法提供像两根支柱的支撑掩护式支架的水平分力。掩护式支架在承受力较为明显的直接顶中的保护效果比较好，其水平分力在一定程度上阻止了直接顶部的弯曲下沉，提高了煤层整体的稳定性。

3． 支撑掩护式最大的优势就在于其工作时在非水平方向产生的支撑力与煤层岩壁间的距离较大，较大的距离能够更好实现对于煤层岩壁的保护效果。支撑掩护式液压支架将自身产生的支撑力最大效率的作用在支撑受力点，再者支撑掩护式支架对于顶板及底板的接触性能较其他支架更好，接触面积更充分，接触面受力更均匀，较大的接触面积有效降低了接触面产生的压力。支撑掩护式支架支柱的对称分布从一定程度上弥补了支架结构产生的保护漏洞，提高了支护的效果。支架的后半段产生的支撑力能够使顶梁发生一定角度的旋转移位，从而减少底部与顶部之间的接触面积使顶部与地面之间的空间，造成支架产生的支撑效果降低。
4．虽然支撑掩护式支架有着众多的优点，但现阶段也存在着的一定不足之处。掩护式支架与顶部、底部的接触面积较小造成接触面压力过大，并且接触面压力过大不仅会对开采环境造成一定程度的影响还会对支撑掩护式支架自身结构造成一定程度的损害。实际生产活动为之后的结构优化设计提供了方向，由于支架本身存在一定的限度，当支架本身的接触压力超过自身所能承受的最大压力时，就必须改进液压支架结构，满足实际生产需要。2

分类根据支架的结构特点支撑掩护式液压支架可分为支顶支撑掩护式和支顶支掩支撑掩护式两种：

支顶支撑掩护式支架支顶支撑掩护式支架是两排立柱都支撑顶梁的支撑掩护式液压支架。这种支架的类型较多，按其立柱布置及架体结构 型式的不同可分为一般型、V型、X型、单摆杆型和短 尾型等(见下页图2)。①一般型支架：前排立柱向前 倾斜，后排立柱近于直立的支架。支撑效率高，调高范 围较小，适用面广，是使用最普遍的支撑掩护式支架。 ②V型支架：前排立柱向前倾斜，后排立柱向后倾斜， 呈V型布置的支架。立柱倾斜较大，倾角相同，增大 了支架调高范围，增强了适应煤层厚度变化和对顶板 载荷的适应能力，但前、后排立柱在底座上的距离减 小，影响行人和运送物料。③X型支架：前排立柱向后 倾斜，后排立柱向前倾斜，呈X形交叉布置的支架。倾 斜度大，支架调高范围增加得多，顶梁和底座较短，但 总体结构复杂，使用数量不多。V型和X型支架适用 于厚度变化较大的薄及中厚煤层。④单摆杆型支架：顶 梁与掩护梁为一体，掩护梁较短，与底座之间用一个摆 杆连接的支架。支架升降时顶梁端部的运动轨迹为圆 弧形，较四连杆机构运动轨迹的水平位移量大，使端面 距变化增加。这种支架的总体结构简单，重量轻，但调 高范围小，适用于煤层厚度变化小的中厚煤层采煤工 作面。⑤短尾型支架：掩护梁陡立，较短，与顶梁连接 的销轴进入顶梁后部，使掩护梁的上方受到顶梁后部 保护的支架。采用四连杆稳定机构，前连杆为单件，深 入到后排立柱中间，后连杆靠近后排立柱，前、后连杆 都较短，使掩护梁陡立，向采空区伸出较少，减轻了冒 落矸石的冲砸力。顶梁活动侧护板多为铰接摆动式。短尾式支架的工作阻力和重量都较大，适用于顶板坚硬、 来压强烈、冒落矸石块度大的采煤工作面。

支顶支掩支撑掩护式支架这种支架结构单一，前排立柱向前倾，后排立柱向 后倾且工作阻力多小于前排，工作中有时承受拉力，故 活柱腔也用液压闭锁控制，柱头与柱底用直通销轴连 接于掩护梁与底座之间 (与千斤顶的连接方式相同)。 顶梁与底座较支顶支撑掩护式的短，结构较紧凑，整体 刚性好，支撑合力更靠近顶梁后部。底座前端比压小， 便于移架和更适用于较软的底板。

发展历史日本在引进英国支撑式和前苏联掩护式液 压支架的基础上，结合其本国的煤层条件，于60年代 后期研制成功支顶支撑掩护式液压支架，并推广使用。 它与现在大量推广的这类支架在结构上的主要区别 是：其顶梁与掩护梁的连接是通过起十字头作用的结 构件，顶梁既可上、下又可左、右摆动，结构较复杂、 顶梁与掩护梁上均无活动侧护板装置，挡矸性能差。70 年代中期联邦德国、英国等一些国家对其结构有所改 进，性能趋于完善。同期中国开始研制本类型支架，结 合中国煤层条件在紧凑结构，减轻重量等诸多方面作 了许多工作，取得较好的技术经济效果，80年代推广 使用，90年代初已生产和使用多种规格几十种支顶支 撑掩护式液压支架，它是中国用量最多的架型。支顶支 掩支撑掩护式支架70年代在德国和英国开始使用，中 国于80年代研制和使用，这种支架在国内外使用的数 量都较少。1