快速掘进配套临时支护液压支架探讨

2018-08-26吴鹏

机械管理开发 2018年8期

关键词：移架顶梁乳化液

吴鹏

（汾西矿业集团双柳煤矿，山西吕梁 033300）

1 临时支护液压支架的要求与特点

1）不仅要起到支护顶板的作用，还要保护作业人员的安全；

2）对顶板提供合适的预支撑力，不能超出合适的范围，以防损坏顶板；

3）支护的面积应尽可能大，但不能影响锚固作业；

4）支护高度可以根据实际需要进行必要的调节以满足不同形状巷道的支护需求；

5）不能影响掘进机的正常工作，掘进机在作业时，液压支架也不能影响到司机的视线；

6）支架顶梁前端与煤壁之间的距离应尽可能小，以使液压支架更好地承受水平力；

7）液压支架使用应简单方便，可靠性也要高；

8）全液压控制，有利于对机器实现自我保护；

9）结构紧凑、布局合理、解体方便，便于井下安装、拆卸和维修[1-2]。

2 临时支护液压支架的主要结构件及其作用

支护由两个支架为一组，两支架之间由横梁连接而成。每一架分为前后两节，前节的顶梁后边部分与后面一节的梁相接，前节底座后部由连接头和移架千斤顶与后节的底座前部连接，因此，该支架在前后节的共同作用下，实现移架。该支架设计合理，拆装方便，可以根据井下实际需求自由组装，可以达到可靠高效的要求。

液压支架主要由金属构件和液压系统两部分组成。其中，金属构建主要包括顶梁、底座、横梁、连杆、中间伸缩梁等，液压系统主要包括各种千斤顶、液压控制元件（操纵阀组、安全阀、液控单向阀等）和液压辅助元件（管接头件、胶管等）。

2.1 顶梁

顶梁在支护中起着重要的作用，需要承受顶板压力并且还要保证在一定宽度范围内顶板不能下沉，也要保证超前支护段的顶板稳定，为掘进作业提供足够的安全作业空间。顶梁是液压支架的主要承载部件之一。顶梁是一个变截面箱型结构，两条主肋的夹空内焊有两个柱窝分别位于前后两个部位。梁的顶部前后还分别焊接了铰接耳以满足整体需要。

2.2 上连杆、前连杆、后连杆

前连杆是一个二力杆，选择较厚的前连杆使其达到更高强度而不易断裂。前连杆两端分别与上连杆和底座连接。支架的四连杆采用倒置安装的方法，主要由上、前、后三种连杆及顶梁与支架的底座铰接而成，使其形成一个整体而满足支架升降动作，而且四连杆还要承受一定的水平力和侧向剪应力，使支架不易扭曲而保证支架正常状态，满足支护要求。支架的四连杆采用倒置安装的方法。

2.3 底座

底座也是液压支架的重要组成部分，在液压支架的结构中占有重要地位。液压支架所受到的力最终都要由地板承受，而底座起到了桥梁的作用，它需要将支架承受的顶板压力传递到底板，可见底座需要承受巨大的压力，所以底座选用的材料要有足够的强度和刚度以避免受力时折弯或断裂。底座和顶梁一样都是箱型结构，中、后部与前、后连杆铰接。

2.4 中间伸缩梁

中间伸缩梁主要是由两个箱体构成，这两个箱体由伸缩梁千斤顶连接，前支架和后支架主要也是由中间伸缩梁相连接而形成一个统一的整体，这样就能保证前后梁支架移架时，支架在移动过程中也能保持稳定。中间伸缩梁的内箱与前支架相连，外箱与后支架相连。

3 支架液压系统工作原理

为保证液压支架能够顺利完成支护和移架，需要液压系统内各个原件的共同作用，其原理如下页图1所示。操作过程如下：

图1 液压系统布置图

3.1 升架

进行升架作业时，立柱的操作手柄需要在“升”的工位，高压乳化液从操纵阀经胶管使控制乳化液单向流动的控制阀打开，进入控制立柱升降的活塞腔，使活塞腔内的高压乳化液增多而引起立柱上升。可以通过移动操作杆控制高压乳化液的流入量来控制立柱的升高尺度，当操作手柄位于中间时高压乳化液停止流入，完成升架操作。

3.2 降架

降架操作与升架操作相反，立柱的操作手柄需要在“升”的工位，高压乳化液再次从操纵阀经胶管使控制乳化液单向流动的控制阀打开，进入控制立柱升降的活塞腔，同时，另外一支高压乳化液需要与上述的高压乳化液协同作用，这支高压乳化液使控制乳化液单向流动的控制阀打开以满足控制立柱升降的活塞腔内的高压乳化液回流进入乳化液箱。当操作手柄位于中间时高压乳化液停止回流，完成降架操作。

3.3 移架

移架操作主要由移架千斤顶来完成。操作手柄在“伸移架”工位时，高压乳化液从该操纵阀通过高压胶管进入千斤顶活塞腔以使活塞腔内的乳化液增多，使移架千斤顶的活塞杆伸出，同时另外一支乳化液打开伸缩梁的进液口，以便于移架。操作手柄位于中间时，高压乳化液停止输送，伸移架操作停止[3]。操作手柄在“收移架”工位时，乳化液进入千斤顶活塞杆腔，活塞腔内的乳化液进入乳化液箱，操作手柄位于中间时，高压乳化液停止输送，收移架操作停止。

4 经济和社会效益分析

4.1 经济效益

液压支架的使用使临时支护和移架需要很少的人员就能完成，为企业在人力方面的投入减少了一部分开支。此外，有效降低了作业人员的劳动强度，可以减少企业事故的发生率，提升作业人员的可靠度，有利于企业长久安全稳定的运行。同时，液压支护与普通支护相比，更加安全、高效，减少支护所需要的时间，降低对进行掘进产生的影响，对企业安全高效生产具有极大的促进作用。