1、 1 前言 煤炭是我国常规能源的主体，随着国民经济的发展，煤炭的需要量越来越打。为了加 速我国煤炭工业的发展，必须实现综合机械化采煤。在综采工作面，液压支架是中国综采 工作面最主要的技术装备之一，对于提高采煤效率，降低成本，改善作业环境，减少笨重 的体力劳动具有举足轻重的作用，也是国产综采工作面装备中生产量最大的产品，正确、 合理地设计液压支架，以适应不同地质条件的采煤工作面需要就成为十分重要的环节。 液压支架是综采设备的重要组成部分，是综采工作面的支护设备。它的主要作用是有 效地支撑和控制工作面的顶板，维护安全作业空间，隔离采空区，防止矸石进入回采工作 面和推进输送机，推移工作面采运设备。它
2、与采煤机配套使用，实现采煤综合机械化，可 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。高产高效综采技术的核心是工作面综采设备，而液压支架工作是其工作 面三大配套设备之一。 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。 我们 60 年代起支撑式液压支架，至今已能成批制造两柱掩护式和四柱支撑掩护式支架， 这些系列化一般用于缓倾斜中厚煤层及厚煤层分层开采。 至今，我国煤矿中使有的支架类型很多，按照支架采煤工作面安装位置来划分有端头 支
3、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上所的位置的支架。 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，由于架型的不同，它的支撑力分布和作用也不同；从 顶板条件来看，由于直接类别和老顶级别的不同，支架所承受的载荷也不同，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，使支架的支撑力能适 应顶板载荷的要求。 XX：掩护式液压支架总体设计及液压系统设计 2 1 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
4、，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
5、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 11 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。 1.2.1 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： 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
6、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。 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。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 泻出，立柱下缩，直至立柱下腔的液体压力小 于安全阀的动作压力时，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 3 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。 3、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，于是立柱卸载下降。 1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 图 1-1 液压支架工作原理 Fig.1-1
