浅谈高端支架的相关问题

桑 梓 陈 真

（卡特彼勒（郑州）有限公司，河南 郑州 450103）

随着液压支架技术的不断进步，高端液压支架得以产生，在高效开采工作面上进行应用，具有较高的可靠性和高工作阻力特点，高端支架的材料具有较高的强度，主要以电液控制系统和大流量手动液压控制系统为主，其用于工作面上进行开采，有效的提高了工作面的生产能力，对矿井年产量的增加具有极其重要的意义。

1 高端液压支架的技术特点

1.1 一次采全高高端液压支架

我国国内高端大采高支架应用以来，使支架技术取得了较大程度的提升，工作面产量也得以增加，在高端大采高液压支架推广过程中，其适应工作面的采高范围也得以不断扩大，特别是两柱掩护式支架的研制成功，无论是支架最大高度，还电最大工作阻力都得到了较大程度的提升。一次采全高高端液压支架属于电液控制系统，具有高可靠性的聚氨酷密封圈，支架的工作阻力达到7000kN以上，在设计时通常支架中心距离以1.75m和2.05m为主，板材的屈服强度在690MPa以上，具有使用寿命长的特点。在一次采高高端液压支架发展过程中，其设计理念和制造技术也开始在薄煤层液压支架上进行应用，高端薄煤层液压支架系统开始形成并应用，有效的提高了矿区薄煤层高产高效工作面的工作能力。

1.2 放顶煤高端液压支架

随着矿井内放煤厚度和工作面采高的不断加大，目前矿井内工作面矿压也在不断的增加，在这种情况下需要不断加大支架的工作阻力和支架高度才能确保高效高产的实现，所以需要加大高端液压支架的研究力度，提高支架的可靠性。目前高端放顶煤液压支架的研制成功并在工作面上进行应用，有效的提高了工作面的产量和工作效率。目前放顶煤液压支架以四柱支撑掩护式支架为主，也有采用两柱掩护式的支架，支护高度和工作阻力都取得了较大程度的提升，以电液控制系统和大流量手动液压控制系统为主，具有3万次工作循环以上的实验寿命。

2 选用高端液压支架的基本条件

由于我国幅员辽阔，而且煤层赋存及开采条件具有较大的差别性，这就决定了在使用高端液压支架时也具有不同的要求，需要符合具体的条件。

2.1 在一些具有稳定性较好的煤层赋存中，而且具有较长的工作面走向及不需要设备经常挪动的工作面上宜采用高端液压支架。

2.2 对于一些年产量具有较高要求的工作面，对其配套设备能力及可靠性具有较高的情况下也宜采用高端液压支架。

2.3 对于一些薄煤层、中厚煤层及特厚煤层工作面中，当其工作面采高较大，而且具有非常明显的矿压时，宜采用高端支架。

2.4 在一些新建的现代化矿井中可以采用高端支架，当工作面配置电液控制系统而且具有较强的自动化时也宜选用高端液压支架。

2.5 对于一些矿井中能够将支架整体或是解体入井，能够满足支架入井及搬运要求时也可选用高端液压支架。

2.6 对于一些矿井资金较为富裕，有能力购置高端液压支架，这种情况下采用高端液压支架有利于矿井年产量的增加。

3 国产高端液压支架技术的发展

3.1 一次采全高高端液压支架

目前在我国高端液压支架发展过程中，大采高及中厚煤层高端液压支架是发展最为成熟的架形，以两柱掩护式为主。为了有效的克服掩护式液压支架在使用范围上的局限性，需要采用必要技术措施来保证液压支架的使用范围。

（1）对各项参数进行优化，有效的规避平衡千斤顶的局限性，确保掩护式支架性能的优良。

（2）为了有效的提高支架支撑的能力，增加切顶力，则需要对支架的工作阻力进行增加，以便于能够更好的适应坚硬顶板。

（3）为了有效的避免支架易扎底的问题，则在设计时需要设置抬底装置，以更于能够实现顺得移架。

（4）利用电液控制系统，这样可以确保立柱和平衡千斤顶动作的协调性。

目前液压支架新标准得以实施，这对研制高端掩护式液压支架起到了极其重要的意义。而且进一步提高了国产高端液压支架的可靠性，目前我国国产高端液压支架的性能指标已达到国际领先的水平。掩护式高端液压支架最大高度已达到7米，而且工作阻力也得以不断增大，支护强度进一步提升，支架整体寿命较长。而且在液压控制系统应用下，支架的降、移、升的循环时间在10s内即可完成，其整体技术指标已处于国际领先水平。

薄煤层工作面的顶板来压强度一般都较小，鉴于薄煤层液压支架空间狭小，要求的伸缩比大等特点，薄煤层工作面液压支架一般选用工作阻力较小的掩护式液压支架。为了满足国内部分浅埋深煤层开采需要，高端大采高液压支架的设计理念及制造技术也逐渐应用到薄煤层液压支架当中，支架的工作阻力不断加大。

3.2 放顶煤高端液压支架

国内使用的放顶煤液压支架主要有正四连杆支撑掩护式放顶煤支架、反四连杆支撑掩护式放顶煤支架、正四连杆掩护式放顶煤支架、单摆杆放顶煤支架等，随着高端液压支架的设计理论及制造技术的不断推广应用，正四连杆支撑掩护式放顶煤支架、反四连杆支撑掩护式放顶煤支架、正四连杆掩护式放顶煤支架三种架形都在向高端支架方向发展，其中正四连杆高端放顶煤液压支架发展速度最快，普及面积最广。放顶煤工作面主要以放煤为主，支架的高度本不需要太高，但为了满足矿井生产需要，国内近期开发的高端放顶煤支架的高度和工作阻力也越来越大。ZF15000/27/52型放顶煤支架是目前世界上高度最大、工作阻力最高的高端正四连杆放顶煤支架，支架的整体技术指标处于国际领先水平。

结语

目前国产高端一次采全高液压支架的应用，有效的满足了矿区生产的需要，而且开始向产业化方向发展。特别是在特大缸径立柱设计方法和加工工艺上有了较大的创新，并且应用微隙准刚性四连杆机构，有效的确保了大采高液压支架的稳定性，为煤矿安全生产提供了有力保证。

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