1、 第 1 页 共 77 页 第一章 绪论 1.1 液压支架的设计目的 采用综合机械化采煤方法是大幅度增加煤炭产量、提高经济效益的必由之路。为了 满足煤炭日益增长的需要，必须大量生产综合机械化采煤设备，迅速增加综合机械化采 煤工作面（简称综采工作面） 。而每个总裁工作面平均需要安装 150 台液压支架，可见 对液压支架的需要量是很大的。 由于不同采煤工作面的顶底板条件、煤层厚度、煤层倾角、煤层的物理机械性质等 的不同，对液压支架的要求也不同。为了有效地支护和控制顶板，必须设计出不同类型 和不同结构尺寸的液压支架。因此，液压支架的设计工作是很重要的。由于液压支架的 类型很多，因此其设计工作量也是很
2、大的。由此可见，研制和开发新型液压支架是必不 可少的一个环节。 1.2 液压支架的使用现状 液压支架的设计、制造和使用，从 1854 年英国研制成功了液压支架发展到现在， 已经基本成熟，已经基本成熟，它已经形成了能另适用各种不同煤矿地质条件的各类液 压支架。 从液压支架的形式来看， 有支撑式液压支架发展到掩护式液压支架和支撑掩护式液 压支架；从支架的质量来看，有轻型液压支架和重型液压支架；从支撑高度来看，有薄 煤层液压支架、中厚煤层分层和厚煤层液压支架，其中厚煤层液压支架鼬分厚煤层一次 采全高液压支架、厚煤层分层开采液压支架和放顶煤液压支架；从用途来看，有端头液 压支架和中间液压支架。所以从液
3、压支架的现状开看，液压支架已经发展到一个完整的 液压支架体系。 从液压支架的设计来看， 由过去的手工设计发展到全部计算机程序设计。 总之，随着时代的发展的进步，液压支架设计、制造和使用，将越来越完善、安全、可 靠。 1.3 液压支架的发展趋势 近几年来，为适应采煤综合机械化的发展需要，液压支架获得了迅速的发展，出现 了很多类型，据统计，它的结构形势已达数百种。每种支架的支柱从 1 根导 8 根，支撑 力从 50 吨到 800 吨，支架适应煤层厚度的范围由 0.6 米到 5 米，也以至更厚的煤层， 适应煤层倾角由 0到 45，甚至 70左右。在缓倾斜薄及中后煤层中，液压支架已 液压支架立柱的设计
4、分析 第 2 页 共 77 页 获得广泛的应用，但是由于煤层赋存条件复杂，支架的结构还不够完善，设备需要管理 和操作经验，所以液压支架的使用范围仍受到限制。 为了改进支架的支护性能，提高它对不同矿山地质条件的适应性，扩大使用范围， 延长使用寿命，目前液压支架有下列几方面的发展动向： 1).大力发展掩护式和支撑掩护式支架，对其它形式的支架，应用逐渐减少。1976 年国际采矿设备展览会展出的 89 种液压支架中，有 80是掩护式支架，这些支架的主 要特点是： 采用四连杆机构，使梁端和煤壁之间的距离基本保持恒定；支柱支在顶梁上，提高了支 架的工作阻力；顶梁和掩护梁铰接，取消了两者间易被矸石堵赛的三角
5、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。 2).液压支架的进一步发展，是着重解决扩大使用范围的问题。目前，各国正在研 制大倾角、大采高、大截深和薄煤层支架，并使支架和采煤机更好地配合。近几年来， 国外正 在研制一次截深 1.5 米左右或一次采高 5.5 米的液压支架。同时，为扩大支架适应的高 度范围，广泛采用双伸缩式支柱。 3).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已达到 300 公斤/厘米 2 以上。 4).为了简化支架管路系统和便于安全操作，开始采用“多芯管”先导式邻架控制 的操纵方式。 5)
6、.为加快支架移设速度，进一步改善操纵条件，支架控制正在向自动控制方向发 展。目前，分组程序已开始使用，全工作面的自动控制还处在研究阶段。 6).液压支架结构设计的方向:轻型化、标准化、材质强化、高压化。 1.4 我国液压支架与国外液压支架的差距及今后的发展趋势 我国液压支架经过 30 多年的发展，尽管取得了显著成绩，在双高矿井建设中出现 过日产万吨甚至班产万吨的记录，但总体水平与世界先进采煤国家仍存在一定差距。在 支架架型功能上我国与国外相差无几，但有些地方特别是特厚煤层用的放顶煤支架、铺 网支架、 两硬煤层的强力支架、 端头支架还有独到之处， 但国产液压支架技术含量偏低， 电液控制阀可靠性差，所以钢材的耐压能力一般为 16MPa，最好的屈服极限才 700MPa， 第 3 页 共 77 页 液压系统压力在 35MPa 以下，流量在 200L/min 以内，供液管直径 2532mm，回液管直 径 2550mm，最快移架速度为 1012s/架，工作阻力更是相对较低。 我国科学工作者经过 30 多年的发展和努力，液压支架的设计、制造水平在不断提 高，特别是在缓倾斜中厚煤
