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目录第一章 液压支架概论第二章 支撑掩护式液压支架第一节ZY-35型支撑掩护式支架第二节 ZZ6000/21/42型液压支架第三节 放顶煤液压支架第三章 液压支架操纵与维护第一节 液压支架的操作第二节 液压支架维修与管理第四章 XRB2型乳化液压泵站的构造和原理第五章 BRW400/31.5(RB400/31.5)型柱塞泵结构原理第六章 乳化液压泵站的使用与维护 第一章 液压支架概论 第一节 液压支架的应用及意义 随着工业技术的不断发展，国民经济对煤炭需要量的日益增加，煤矿开采，特别是采煤工作面的生产技术面貌发生了巨大的变化。自1954年英国装备了世界上第一个液压支架工作面开始，采煤技术实现了综合机械化。综合机械化采煤，就是工作面采煤、运输和支护三大主要生产环节都实现了机械化。也就是说，采用滚筒式或刨削式等采煤机械落煤与装煤；工作面重型可弯曲运输机，以及与之适应的顺槽转载机和可伸缩带式输送机等运煤：自移式液压支架管理顶板。这几种设备相互配合，组成了综合机械化采煤设备。 液压支架是以高压液体为动力，由若干液压元件(油缸和阀件)与一些金属结构件组合而成的一种支撑和控制顶板的采煤工作面设备，能实现支撑、降落移架和推移运输机等一整套工序。液压支架技术上先进，经济上合理，安全可靠，当前世界各国都在不断地提高采煤工作面的综合机械化水平。 我国于1964年开始研制液压支架，已先后试制了MZ1928型、TZ型、BZZC型、WKM400型、YZ型、ZYZ型、ZY型等多种型式的液压支架，并在各大矿务局进行了试验和使用，取得了较好的效果。1974年以来，从西德、英国、苏联和波兰等国引进了许多不同类型的液压支架。实践证明，液压支架具有强度高、支护性能好、移设速度快、安全可靠等优点，能使采煤工作面达到高产量、高回采率和高工效，能大大减少劳动强度，降低成本和掘进率，实现安全生产。 第二节 国外主要产煤国家综采技术的发展趋势 综合机械化采煤是煤矿开采技术现代化的重要标志。80年代末以来，世界主要产煤国家高产高效综采技术迅速发展，特别是美国、澳大利亚、德国、英国和南非发展最快。综采工作面高产高效纪录不断刷新，综采装备新技术层出不穷。 1993年，美国综采工作面平均班产达到3076t洗精煤，据33个综采工作面的统计数据，平均年产145.4t洗精煤，平均工效274t(工d)，工作面搬家(包括设备安装)时间平均648人工面。工作面平均长度240m，最大长度335m。1994年平均班产进一步提高，其中，前10个工作面年平均班产达到5998t洗精煤，相当于年产400万t以上的水平。沙莫罗克公司(SHAMROCK)的彼克佛克矿在123个小班中产煤166万t，相当于月产83万t；塞普路斯阿马克斯煤炭公司卡姆博兰德矿1995年6月达到月产洗精煤57.3万t的纪录，阿科煤炭公司的西麋鹿矿1994年11月创造了日产45万t的世界纪录，当月产量50余万t。 美国1994年共有80个长壁工作面，其中有70个工作面是电液控制的工作面，占87.5，使用两柱掩护式支架73套，四柱支撑掩护式支架7套，两柱掩护式支架占9125，支架工作阻力大部分在7000-8000kN，最大的两柱掩护式支架工作阻力达到9800kN。普遍装备大功率电牵引重型采煤机组和大功率、大运量、高可靠性刮板输送机。 澳大利亚近10年来综采发展很快，综采工作面数量从1980年的3个增加到1994年的25个，井工效率达到17.71t。科迪尔克斯矿和巴波尼矿的综采工作面年产量已超过300万t。为使综采产量持续增长，近几年来澳大利亚采取了一系列措施，包括改革劳动制度，采用各种新设备、新技术，综采工作面优选世界各国最先进的重型高效装备，实现一井一面，集中化生产。 英国和德国是世界是综采技术装备最先进的国家，由于受其自然煤层赋存条件的限制，其高产高效工作面的纪录不如美国和澳大利亚，但世界著名的采煤机构公司主要集中在德国和英国。近年来，由于国际采矿业市场的不景气和激烈竞争，导致各公司的相互兼并，形成几个大跨国公司。为占领市场，各公司不断开发新技术、新产品。 世界主要产煤国家技术经济指标见表11。高产高效综采技术的核心是工作面综采设备，近10年来，工作面三大配套设备一采煤机、刮板输送机和液压支架，在设计方法和结构上都有重大发展，主要是提高设备生产能力和可靠性，改进操作性能。 采煤机技术发展的一个突破是采用了多电机电牵引技术，大大简化了机械传动系统。采煤机的模块化设计使机器的维护和监测更加简便，可靠性更高。现代先进采煤机的主要特点是：多电机交流变频调速或直流调速电牵引，牵引速度不断提高，最大牵引速度已达29mmin：大功率、高电压、大截深，采煤机装机功率超过1200KW，现行1lOOV工作电压已不适应大功率采煤机的要求，美国目前常用电压为2300V，部分工作面开始使用4160V电压：英国、澳大利亚使用3300V电压；法国使用5000V电压：波兰使用6000V电压。采煤机截深达到12m；积木式结构，各单元之间没有机械动力传动，简单可靠：其中更先进的设备，可实现滚筒自动导向，其实质是煤岩界面探测技术，它性。使用寿命达到600-1200万t过煤量；采用中38mm、中42mm大直径刮板链；采用软启动技术，使用双缓液力偶合器或排水型偶合器，配有程序逻辑控制器控制水的流速。软启动大大提高了输送机的可靠性，使链子和链轮的寿命加倍；故障诊断和工况监测技术，可以连续监测输送机各部件的运行状态，进行故障诊断和报警。 液压支架是综采工作面主要设备之一，近10年来主要的发展趋势是向两柱掩护和四柱支撑掩护式架型发展，架型结构进一步完善，设计方法更先进，参数向高工作阴力、大中心距(175m、2m)发展，结构件材料越来越多地采用高强度钢材，例如屈服极限69Mpa以上的钢板，支架的寿命和可靠性要求大大提高，有些公司要求支架的耐久性试验循环次数达50000次。支架的寿命达14年以上。 液压支架技术另一重大突破是控制系统，应用电液控制技术，采用电磁(或微电机)控制的先导阀，先进可靠的压力和位移传感器，灵活自由编程的微处理技术，红外遥感技术等现代科技成果，使液压支架的动作自动连续进行，移架速度大大提高，支架循环时间达到6-8s。配合采煤机的煤岩识别系统等先进技术，可实现工作面自动控制。 国外液压支架设备正完全智能化，它可以不再生产支架样机，就能通过计算机模拟井下各种受力情况。并通过计算机设计出支架主要结构件最佳几何参数和力学参数。 支架选材方面，国外设计选材强度屈服极限达到1000PMa以上。这就使大吨位强力支架重量比较轻，井下搬运方便。 支架结构件高强度焊接工艺非常先进，有一套先进的焊接热处理工艺，从而保证了支架的整体质量。 液压支架的控制均采用电液程序控制，电液阀操作系统具如下特点： 1、采用大功率单板微处理机，预编程序控制，可准确完成液压支架的升、降作，到位率高。 2、设定了移架过程的临界带压移架程序。最大限制减少了大采高工作面顶板下沉量，有效地控制了顶板的岩层以及升架时支架对顶板的缓冲作用，从而改善了支架与岩层的相互关系。 3、由于电液阀操作系统按程序推移工作，刮板运输机由人工决定性操作改为电脑编程定量操作，因此，刮板机的到位率高，工作面运输机无论在弯曲度还是平整度方面都能达到设计的标准，从而保证了刮板在溜槽中平稳运行，减少了相互的摩擦阻力和摩擦损耗，减少了零配件消耗维修量，提高了设备的使用寿命，延长了工作的有效运转时间。 4、移架速度大大提高，移架速度达到8秒以卜，使综采工作面的综合效益得到了根本性的提高。完全满足了高产、高效矿井综采工作面的配套要求。 国内近几十年的液压支架制造业发展速度很快，综采液压支架从架型参数决定，到运动分析，受力分析，均实现计算机辅助优化设计，材料实现计算机数控下料，焊接全部采用C0x气体保护焊，主柱加工最大缸径可达中380mm，结构件整体回火，保证了支架的整体质量，支架高度可以生产20005000mm，支架工作阻力有6800一i0000KW，支架的中心距15001750mm，支架立柱中280380mm，支架架型寿命试验可达到10000次，液压支架国内生产占使用总数的95，制造水平基本靠近国外先进水平。 第二章 支撑掩护式液压支架 第一节 ZY35型支撑掩护式支架 该支架是我国自行研制的，80-90年代使用最多的一种支架，当时这种支架发展为ZY-35a、 ZY35b、ZY35c型支架。 ZY-35型支架适用主走向长壁后退式开采，全部冒落法管理顶板，煤层厚度235m，煤层倾角30度，顶板中等稳定较平整移架后能自动冒落，单位面积顶板压力不大于65t/m2,底板较平整，允许用于煤底，但底板的抗压强度不得小于40kg/cm2,地质构造简单，煤层赋存稳定，无影响支架通过的断层。 一、主要技术特征 支架型式 四柱支撑掩护式 支架高度 17003500mm 支架宽度 14281598mm 初撑力 1844KN 工作阻力 4000KN 支护面积 545m2 总重量 10.5t 二、主要组成部分及结构 zY-35型支架结构可分成4个部分(见图31)： (1)由前梁、顶梁、掩护梁、底座等金属结构件组成的架体。 (2)由短柱、立柱、侧推千斤顶、推移千斤顶和防片帮千斤顶等液压缸组成的：I二作机构。 (3)由组合操纵阀、双向锁、平面截止阀、液控单向阀、安全阀、包括大流量安全阀和测压阀等液压元件组成的液控单向阀组。 (4)由高低压软管组成的输液管路系统。 1前梁 前梁与顶梁饺接，并通过短柱的支撑，以顶梁为支点，可向上作15度或向卜作19度的摆动，改善了前梁与顶板的接触状况，使靠近煤壁的顶板能得到有效支撑，避免工作面前端顶板产生切顶与窜矸现象。在前端设有由挡板和千斤顶组成的防片帮装置。按工作情况的需要，可使防片帮装置伸出与煤壁紧贴，也可将它缩回以便让采煤机滚筒顺利通过。 2顶梁 顶梁是支架承载的主要部件，前端与前梁饺接，后端与掩护梁饺接并起着切顶作用，在腹板上焊有四个柱窝，与立柱的球形接头连接，在两侧装有可伸缩的侧护板，供挡矸和防倒之用。由于它和顶板直接接触，故要求有足够的面积，并要求有足够的强度。 3掩护梁 掩护梁的顶端通过销轴与顶梁铰接，下端通过四连杆与底座饺接，它的主要作用是承担顶板给予支架的水平分力，使立柱免受横向弯曲的载荷，同时可防止冒落的研石窜入支架内，以保证人身和设备的安全。 4底座 底座的主要作用是将支架承受的顶板压力传至底板，以保证支架的正常承载和前移；底座上设有四个柱窝与立柱的球形缸底相接触。它后部与四连杆机构铰接。 5四连杆机构 前连杆、后连杆、支架的掩护梁和底座铰接后组成四连杆机构。四连杆机构的作用是： (1)使顶梁沿双扭线轨迹运动，这样就使顶梁前端至煤壁的距离(即端面距)基本保持不变，有利于对顶板的支撑。 (2)可以对顶梁起强制导向作用，使支架能承受水平推力，支柱免受弯曲载荷影响，提高了支架的稳定性，并使支架能用于较大采高的工作面。 6侧护板 ZY35支架在顶梁和掩护梁上均装有侧护板，侧护板的伸缩是靠侧护板千斤顶来完成的。侧护板可以密封相邻支架间的空隙，使工作空间与采空区和顶板间完全隔离，防止采空区和顶板上的岩石进入作业区。由于侧护板与支架的配合，使支撑掩护支架工作面构成了一个钢铁长廊，所以国外有人称之为铠装工作面，侧护板通过千斤顶还可以起调架、防倒和支架前移时的导向作用。 7立柱 立柱为一双作用的液压缸，是支架的主要承载部件，为了扩大调高范围，采用机械调高装置。它可以把顶板的压力传递给支架的底座。立柱的动作要灵活可靠，而且要有足够的强度。它的长度收缩时为1550mm，伸长时为3350mm，行程1800mm，其中液压行程为950mm，加长杆行程850mm。 为适应顶底板的变化和改善受力状况，立柱两端均采用球面结构并与顶梁及底座球面铰接，以承受压力，采用销轴固定。单根立柱的初撑力(泵站工作压力为150kgcm时)为471t，工作阻力(安全阀额定压力为kgcm时)为1000KN，降柱力(泵站工作压力为15MPa时)为68t。 立柱的动作原理如图3-2所示。当立柱的活塞腔(即下腔)进入高压液体时，环形腔即上腔)回液，支柱升起，对顶板进行支撑；反之，当支柱环形腔进液而活塞腔回液时(如图中虚线箭头所示)，实现降柱。 8短柱 短柱是一双作用的液压缸，用来支撑支架的前梁，并使前梁能向上向下摆动。它的长度(两销孔中心距)在收缩时496mm，伸长时为636mm，行程140mm。当泵站工作压力为15MPa时，它的初撑力为588KN，拉力为98KN。当安全阀额定压力为38MPa时，工作阻力为60t。为了改善受力状况，短柱的两端均采用球面结合形式，分别用销轴固定在前梁及顶梁的铰接坐上，当前梁受力时，短柱两端的球面就与饺接坐的挡板紧贴，由挡板承受压力，而销轴仅在短柱收缩时受力。 9推移千斤顶 推移千斤顶是双作用油缸，它的作用是推移支架及推进工作面运输机。它的缸体与支架底座相连，而活塞杆通过框架与工作面运输机相连。因支撑掩护式支架的自重一般较大，为了提高其移架力，往往把推移千斤顶倒置，倒置的推移千斤顶和推移框架组成了支架的推移装置，如图33所示。 当千斤顶活塞腔进液时，活塞杆推出，支架前移。而千斤顶活塞杆收缩时，用比较小的力推移运输机。另外，推移装置上有一个向上的斜度，在支架前移时有一个向上的分力，以利于支架的移动。 10、侧推千斤顶 侧推千斤顶是双作用液压缸，它的作用是给出或收缩顶梁及排斥梁两侧的侧板，使支架具有挡矸和防倒的效能。 11、防片帮千斤顶 防片帮千斤顶被应用于前梁的防片帮装置上，作为推出、缩回防片帮机构之用，以防止煤壁片帮塌落。 ZY一35型液压支架的液压系统(如图34)包括前柱、后柱、前梁千斤顶、推移千斤顶、防片帮千斤顶、操纵控制阀组、液压管路等，以完成支架的降柱、移架、升柱、推溜及防片帮千斤顶的伸缩动作。 ZY一35型液压支架各动作位置的油路流程如下： (1)升前柱：将操纵手把提到升前柱位置，开启油路。 高压进液油路： 主进液管截止阀操纵阀液控单向阀前柱活塞腔 低压回液油路： 前柱活塞杆腔操纵阀截止阀主回液管 (2)升后柱：将操纵手把提到升柱位置，开启油路。 高压进液油路： 主进液管截止阀操纵阀液控单向阀后柱活塞腔 低压回液油路： 后柱活塞杆腔操纵阀截止阀主回液管 (3)升短柱：将操纵阀手把提到升短柱位置，开启油路。 高压进液油路： 主进液管截止阀操纵阀液控单向阀短柱活塞腔 低压回液油路： 短柱活塞腔操纵阀截止阀主回液管 (4)降前柱：将操纵手把推到降前柱位置，开启油路。 高压进液油路： 主进液管截止阀操纵阀前柱活塞杆腔(同时顶开液控单向阀) 低压回液油路： 前柱活塞腔液控单向阀操纵阀截止阀主回液管 (5)降后柱：液流程序与降前柱相同。 (6)降短柱：液流程序亦与降前柱相同。 (7)推溜：将操纵手把提到推溜位置，开启油路。 高压进液油路： 主进液管截止阀操纵阀液控单向阀推移千斤顶活塞杆腔 低压回液油路： 推移千斤顶活塞腔操纵阀截止阀主回液管 高压进液油路： 主进液管截止阀操纵阀推移千斤顶活塞腔(同时顶开液控单向阀) 推移千斤顶活塞杆腔液控单向阀操纵阀截止阀主回液管 (9)顶梁活动侧板推出：将操纵于把提到顶侧推位置，开启油路。 高压进液油路： 主进液管截止阀操纵阀顶侧推千斤顶活塞腔 顶侧推千斤顶活塞杆腔操纵阀截止阀主回液管 (11)顶梁活动侧板缩回：将操纵手把推到顶侧缩位置，开启油路。 高压进液油路： 主进液管截止阀操纵阀顶侧推千斤顶活塞杆腔 低压回液油路： 顶侧推千斤顶活塞腔操纵截止阀主回液管 (13)防片帮板推出：将操纵手把提到防片帮推位置，开启油路。 高压进液油路： 主进液管截止阀操纵阀双向锁(同时顶开活塞腔处双向防片帮千斤顶活塞腔锁内单向阀钢球 低压回液油路： 防片帮千斤顶活塞杆腔双向锁操纵阀截止阀主回液管 (14)防片帮板缩回：将操纵手把推到防片帮缩位置，开启油路。 高压进液与低压回液油路同上。第二节 ZZ60002l42型液压支架 一、概述 zz60002142型支撑掩护式综采液压支架是根据我国中厚煤层的地质条件，针对淮南矿务局的具体使用条件和特殊要求，在吸收同类支架优点的基础上设计、制造的一种新架型。该型支架与运输机、采煤机、过渡支架及端头支架配套作用，可实现水平工作面或倾角小于15度的倾斜工作面中厚煤层的割煤、支护、移架和运煤等综合机械化作业，为减轻工人劳动强度，大幅度提高工作面单产，增加经济效益，实现安全生产提供了一种较为理想的综采设备。 该支架为四柱连还杆支撑掩护式型式。四根主柱支撑顶梁，主要承受顶板的垂直压力；同时通过掩护梁及前、后还杆与底座各自绞接构成间连杆机构，宋承受支架所受的水平力和侧向力；梁和底座分别预设防倒、防滑连杆耳座及调架和抬底座装置；前梁带有伸缩梁和护帮板，使得该支架支撑能力大，切顶与防护性能好，支架纵横稳定价强。 zz60002142型液压支架主要参数合理，结构比较完善，功能较为全面，纵横稳定性可靠；材料及制造立足国内，拆装、检修较为方便；液控元件均择优采用国产定型质量可靠的产品，配件供应有充分的保证。本支架性能参数较为广泛的适应于国内中厚煤层的地质条件，各局、矿可根据具体条件选择使用。 二、支架的组成、用途及特点ZZ60002142型液压支架(外观见附图)主要由金属构件、液以系统和防倒、防滑、调架及其抬底座装置三大部分组成。 主要金属结构件有：1、伸缩梁、护帮板、前梁、顶梁、掩护梁、底座、前后连杆、推杆及侧护板等。 液压控制系统除了立柱、各种千斤顶外，还包括各种液压控制元件(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)。 防倒、防滑、调架及抬底座装置包括顶梁、掩护梁的左右侧护板及各自的侧推千斤顶、弹簧套筒等，也包括各防倒、防滑缸的连接耳座及调架缸、抬底座缸与连接件等。 支架各结构件之间及结构件与液压元件间均通过销轴、螺栓等连接，管路连接采用快速接头、U型卡、拆装维护方便。 该支架的用途是：支护工作面顶板，掩护采煤机、输送机的工作空间，使采煤机一次采完工作面高度，并由输送机将采下的煤运出，分别通过割煤、移架、推溜等工序组成作业循环，实现综采机械化连续生产。 ZZ60002142型液压支架的主要特点是： (1)工作面三机配套设备能力大，而且伸缩梁千斤顶及推移千斤顶行程大，可配置800mm 截深采煤机滚筒，可实现高产高效： (2)四柱支撑，支撑能力大，切顶性能好，且初撑力也较大，占工作阻力的873，同时前连杆采用双连杆，支架抗扭能力大； (3)设置伸缩梁及可向上翻转超过顶板水平面的护帮板，可适应对不平顶板的及时和超前支护，也起到防止片帮、冒顶作用；护帮板采用双四连杆、双缸布置，护帮能力大，效果好，并且受力均匀； (4)支架的顶梁、掩护梁及底座三个主要受力部件均整体采用70kgcm2高强度钢板，强度比普通16Mn提高一倍；主要销轴材质均采用30CrMnTi，比普通40Cr提高强度近一倍，既可以减轻重量，又能提高支架的安全系数。 (5)支架的液压系统采用大流量系统，其中前、后立柱及推移千斤顶采用400Lmin大流量操纵阀，可显著提高升、降架及移架速度： (6)支架的调底座千斤顶和抬底座千斤顶均采用 125mm缸径，工作能力大。 三、主要技术特征 (1)型式 四柱四连杆支撑掩护式 (2)支撑高度 2142m (3)支护宽度取 143160 m (4)中心距 15m (5)初撑力 5236 KN(P：315MPa) (6)工作阻力 6000 KN(P=36159OMPa) (7)支护强度 092MPa平均(8)对底板比压 17MPa平均 (9)适应煤层倾角 15 (10)运输外形尺寸 地面(不拆前梁)622X143X21m (长X宽X高) 井下(拆前梁)468X143X21m (11)质量 19t (12)泵站压力 315MPa(13)操作方式 本架操作 (14)立柱 双伸缩 缸径 一级二级 230 220m 柱径 一级二级 41804160m 行程 一级二级 10601020mm 初撑力 1309 KN(P二315MPa) 工作阻力 1500 KN(P=36159OMPa) (15)推移千斤顶(1根) 缸径杆径 qbl60495m 行程 8500 mm 推力拉力 633410 KN(P二315MPa) (16)前梁千斤顶(2根) 缸径杆径 1804140m 行程 140 mm 初撑力 801 KN(P二315MPa) 工作阻力 891 KN(P二35。OMPa) (17)调底座抬底座千斤顶(各1根) 缸径杆径 4125485m 行程 调底座抬底座 150240mm 推力拉力 387208 KN(P：315MPa) (18)护帮川申缩梁千斤顶(各2根) 缺径杆径 480中60mm行程 护帮川申缩梁 530800 mm 推力位力 15869 KN(P二315MPa) 工作阻力 护帮 161 KN(P二32OMPa) (19)侧推千斤顶(4根) 缺径杆径 8060mm 行程 护帮/伸缩梁 170 mm 推力位力 15869 KN(P=315MPa) 四、配套设备 (1)采煤机： MG400920WD (2)输送机： SGZ800800 (3)排头支架： ZZG60002142 (4)端头支架： ZZTl80002142 (5)转载机： SZZ800200 (6)破碎机： PCM200 (7)皮带机： SSJ-1200 五、主要结构部件及作用(参阅随机图纸) (1)前梁、伸缩梁与护帮板 前梁与顶梁一起，是支护顶板的主要部件，它由四条主筋板、顶板及腹板等拼焊而成。前部 套装伸缩梁及护帮板，后部与顶梁铰接，在两个 180的前梁千斤顶作用下保持平衡，并能上下摆动135度，以保持工人的正常作业和采煤机、输送机的正常运转。 伸缩梁是套装在前梁内的滑移部件，由顶板、腹板、立筋构成箱形结构，为内伸式，强度较好，性能可靠，通过两个中80的伸缩梁千斤顶的伸缩，用以超前(前采煤机割煤前)及时支护因片帮暴露的顶板或采煤机割过后新暴露出的顶板，其最大伸缩量为800mm，伸缩行程大于割煤步距。 护帮板与伸缩梁铰接，由两个中80的护帮板千斤顶并通过双四连杆机构，实现其上摆与收回动作，用来防止煤壁片帮及超前冒落。该护帮板护帮能力大，效果好，受力均匀，并且最大上摆超过顶板水平面8度。 (2)顶梁 顶梁直接与顶板接触，支撑顶板，承受顶板压力并切断采区顶板，使顶板冒落，同时为回采工作面提供足够安全的工作空间，是液压支架的主要承载部件之一。 顶梁由四条主筋板、若干条横筋及上、下盖板等组焊成变截而箱形结构，整体采用WH70高强度钢板。四条主筋夹空内焊有前后共四个柱窝与立柱二级活柱球头呈球而接触：在顶梁前部设有铰接前梁千斤顶的耳座；顶梁箱体中部设有两处套筒，套筒内通过弹簧套筒、侧推千斤顶及螺栓、销轴等与固定和活动侧护板相连接；前柱后部留有防倒千斤顶的连接筒座：顶梁前部与前梁铰接，后部与掩护梁铰接。 (3)掩护梁掩护梁主要用来阻挡采空区冒落的矸石窜入架内，维护架内工作空间：同时通过与前、后连杆铰接及前、后连杆与底座依次铰接来构成支架回连杆机构，既要承受顶板的水平推力、侧向力及扭转力矩，还要保证支架的梁端距变化尽可能小，所以掩护梁是支架的主要连接和掩护部件，必须要有足够的强度。 该掩护梁整体采用WH70高强度钢板，由四条主筋板、若干条横筋及上下盖板等组焊成箱形结构。掩护梁上端与顶梁后端铰接，下端与前、后连杆上端铰接；在两侧以与顶梁相同方式设置侧推装置，分别装有固定和活动侧护板。 (4)前、后连杆 该支架子的前连杆为两侧双向布置，后连杆为整体箱形结构，分别与底座和掩护梁铰接组成支架回连杆机构，使支架上下构成一个完事的运动整体，并按一定的双纽线轨迹运动，从而保证了支架具有合理的梁端距；同时还承受较大的侧向力和扭转力矩，使支架具有抗扭能力。 (5)底座 底座是整个支架的重要承载部件，它的主要作用是将支架承受的顶板压力传递到底板，所以底座既要有足够的刚度和强度，又要满足对底板比压的要求。底座亦为箱形结构，也是整体采用WH70高强度钢板拼焊。在四条主筋间设备推溜及拉架装置：前过桥焊有连接反映底座千斤顶的筒座及推移千斤顶连接耳；后部除设有设置调底座千斤顶的筒座，还设备了一组操纵阀组；底座右铭部和后部与前、后连杆铰接。 (6)活动侧护板 支架的顶梁和掩护梁均在两侧设有固定和活动侧护板，主要用来保证支架之间具有良好的接触，以调节架间距，防止架间漏矸，并起到一定的防倒作用。各活动侧护板的伸缩各由两套弹簧套筒和两个侧推千斤顶控制，最大伸缩量为170mm。本支架的侧推千斤顶缸径为80mm (7)前、后推杆 前推杆前端通过连接头与输送机相连，后推杆后部耳座与推移千斤顶连接构成反向拉架装置，前、后推杆相互铰接，靠推移千斤顶的伸缩实现移架、推溜。前、后推杆均为箱形结构，最大推移量850mm。 六、防倒、防滑、调架及抬底座装置 工作面支架的防倒、防滑、调架及抬底座装置包括：(1)起防倒与调架作用的由侧推千斤顶、弹簧套筒及顶梁、掩护梁侧护板等组成的侧推装置。(2)在顶梁中部和底座前部均预设了安设支架防倒，输送机防滑及架间前部调架千斤顶的连接孔座，架与架之间可增设各缸。 (3)底座后部横向焊有圆筒，筒内设置了调底座千斤顶。在移架过程中，调底座千斤顶外伸接触到相邻架底座可进行后部调架。 (4)在底座前过桥前而竖向焊有圆筒，圆筒内设置了抬底座千斤顶，同前推杆等构成了抬底座装置。如果支架下扎严重，可以移架时将抬底座千斤顶向下外伸接触前推杆以起到辅助抬底座的作用。 七、液压系统(参阅随机图及后附原理图) 将立柱、各千斤顶和各种阀类，通过各管接头附件和高压胶管同泵站、主进回液管路连接起来，使液压支架能够完成其预定的动作与要求，就构成了支架的液压系统。 本支架的液压系统的特点： (1)主进回液均采用大通径胶管，分别为315及38；相应至操纵阀管径为19；操纵阀至立柱下腔及推移缸16管径。并且单向阀立柱为200Lmin，推移缸400Lmin。 (2)前、后立柱及推移缸三片操纵阀按400Lmin配置。 (3)本架操作、管路简单、布置合理、维修方便。 (4)工作液为5乳化油和95中硬以下水的乳化液。 八、主要液压元件 (1)立柱及各种用途千斤顶 立柱为双伸缩双作用立柱，各千斤顶都是单伸缩双作用液压缸，其中调底座缸与抬底座缸内注液，所用元件均为标准件、通用件，结构简单，检修方便。 (2)操纵阀 操纵阀采用FHS400315大流量型和GZC-125320中流量型两者组合成操纵阀组，操作自如，维修方便，可同盟者操作两片以上以实现复合运动的要求。 (3)液控单向阀、安全阀和液控双向销 均采用国产定型产品，均具有结构简单，动作灵活，性能可靠，检修方便特点，液控单向阀有YD-PKl2540、YD-PKl25401Y、YDF42200及YDF-45400型；安全阀有ZHYFIA、BSYFI和DAF00型三种：液控双向销型号为SYD-PKl2540IY，用于护帮千斤顶的下、下腔锁定。 (4)进液三通过滤器、回液断路阀 主进液选用JSGl9315进液三通过滤器，主回液采用HSHTl93800回液断路阀，三通断路阀用于切断支架内的进回液，便于在架内检修时不影响其它支架正常供液。 (5)过滤器、定向交替单向阀 过滤器采用LGQl9型，安装在操纵阀组的进液端，用来过滤来自主管路的乳化液，以减少液压元件的磨损和阻塞，确保密封的可靠性，定向交替单向阀型号为JD4C00用于移架时将伸缩梁收回。 九、井下运输及井下安装 (一)井下运输 支架井下运输一般分为整体运输和解体运输。一般在矿井提升能力和巷道通过能力允许的情况下，应尽可能采取整体运输，以缩短总的拆装时间，提高安装质量。不论是整体运输还是解体运输，支架或部件装到平板上后，最大外形尺寸在运输中应符合煤矿安全规程等安全要求，能顺利通过所经巷道，平板车的载重量应与所装支架或部件的总重量相适应。为保证井下运输畅通顺利，最好先用最大外形尺寸的模型或实物试行，确认支架或部件的经巷道畅通无阻时，支架或部件才能正式下井运输。 (1)整体运输 支架进下整体运输除了应做到支架地面整体运输的要求和注意事项之外，还应该准备好专用运输小车，要求装卸方便，重心尽可能低，要严防斜井运输和井下运输中翻倒损坏架。专用小车数量根据安装速度、运输路线长短来确定。 (2)解体运输 如果矿井提升能力或巷道断面不够，无法整体运输，需要把支架分解为几部分运输，称为解体运输。解体运输时，可将支架视情况分为顶梁组体、前梁组体、掩护梁组体、底座带四连杆及立柱等几大部分。在支架拆卸解体前，同一支架各部件均应编号或做标记，然后按顺序装车运输以利于井下安装。 (二)井下工作面安装 综采设备的安装，一般先安装端头支架或排头支架，按照总体布置，由下而上依次排列，要注意端头支架、过渡支架和工作面支架的相互关系，工作面支架安装完毕或二分之一以上，即可安装工作面输送机、转载机、破碎机等，最后安装采煤机。 安装支架时将运至安装峒室附近的编组平板车上的支架或部件卸车后，在峒室内装，应按支架的最小高度安装，必须把销、卡等连接件安设齐全，然后由上、下两部绞车，将支架沿预定好的滑道牵至工作面预定位置调正。在安装第一架时，应注意符合总体配套设计要求，位置不可错动：支架一旦就位，则要求及时接好管路供液，升起支架，将活动侧护松开，支撑住顶板，并安装好推杆。在工作面支架安装过程中，应严格保证支架中心距，互相平行，支架排列应保证成一条直线，以便于工作于工作面输送机的连接。并下工作面设备及顺槽设备安装完后，需经调试及生产和验收后才能正式投入生产。 第三节 放顶煤液压支架 放顶煤液压支架的发展和架型选择 一、放顶煤支架架型的发展和演变 放顶煤支架是随着放顶煤开采方法应运而生的，综合机械化开采运用到放顶煤开采工作面后，使放顶煤开采技术进入了一个新的发展阶段。由于工作面由液压支架实现可靠、快速的支护，采用采煤机或刨煤机采煤，放顶煤作业在安全、可靠的工作条件下进行，从而使工作面产量有明显的提高。近年来，综采放顶煤技术在我国得到迅速发展和广泛普及，综采放顶煤采煤法正成为一种高产高效采煤方法。1957年，前苏联研制出KTY型掩护式放顶煤液压支架，并在库兹巴斯煤田的托姆乌辛斯克矿使用，开采该矿的2号和45号煤层。煤厚为912m，煤层倾角518。该放顶煤工作面为预先开采顶层煤铺设人工假顶，然后再采底煤，采用具有单输送机的KTY掩护式放顶煤支架回收顶煤()其开采过程如图111所示。1963年法国研制出用于放顶煤开采的支撑掩护式放顶煤液压支架，如图112所示，并且于1964年在布朗齐矿区试验成功。该支架为四柱式，尾梁呈“香蕉”形，其摆动角度由千斤顶控制，配有两台输送机，第二台输送机安置于尾梁后部的底板上。采煤时，支架上面铺网冒落顶煤通过尾梁后面网上的开口装入第二台输送机。支架的主要技术特征见表111。 自70年代开始，法国、前西德、英国等国家陆续研制成功了“开天窗”的支撑掩护式或带插板的支撑式放顶煤液压支架。英国研制的开“天窗”式放顶煤支架如图113所示。该支架在掩护梁上开了。放顶煤“天窗”，由液压千斤顶控制开关，“天窗”附近装有搅动杆，以便于冒落顶煤，掩护梁上还有钻眼孔，供煤硬不落时打眼放炮。第二台输送机安置在支架后部底座上。法国针对“香蕉”尾梁式放顶煤支架存在的问题，先后研制哎功MB 17X28S、FB 2130S型放顶煤液压支架，如图114、图115所示。技术特征见表112MB17X28S放顶煤液压支架为四柱掩护式。掩护梁通过液压千斤顶控制进行伸缩，便于顶煤冒落装煤：第二台输送机放置在底板上。FB 2130S型放顶煤液压支架为四柱支撑掩护式，掩护梁上面没有落煤窗口，由液压千斤顶控制其开关，落煤窗口内装有一个液压控制的搅动杆，有助于破碎大块煤，并有助于顶煤冒落操作。掩护梁上还有圆孔，用以通过此孔将管子伸向采空区，以便输送氮或泡沫。掩护梁无四连杆机构，而直接与支架底座的尾端相铰连。在顶梁、掩护梁的侧护板及落煤口处装有若干喷嘴，以便喷水除尘。第二台输送机放在支架后部的底座上。 MB 17X28S和FB21X30S型放顶煤液压支架分别代表了插板式和开“天窗”式放顶煤液压支架的结构特点。这两类支架都配有双输送机运煤，滚筒采煤机采煤，然后由掩护梁上的窗口或插板放出顶煤。这两类支架的主要区别是：插板式放顶煤液压支架重量较轻，后部空间大，易于排放大块煤，而且输送机置于煤层底板上，便于维修。“天窗”式放顶煤液压支架重量较大，支架整体稳定性好，放煤输送机置于支架底座之上，便于推移和放顶煤。80年代初期，匈牙利研制成功单输送机前开“天窗”式放顶煤掩护式支架，结构如图1l6所示，机采煤炭与放落顶煤均用此单输送机运输，在实际运用中，取得了良好的效果。 1982年，煤炭科学研究总院北京开采研究所与沈阳煤炭研究所共同设汁，郑州煤矿机械厂制造的FY 4001428型放顶煤液压支架是我国首次研制成的放顶煤支架。1984年，在沈阳矿务局蒲河矿投入试验，开始取得了较好的效果，后来因支架稳定性差，工作面发火，中止了试验。虽然没有取得预期的效果，但人仃1已经看到了这种新型支架的前景，从此拉开了设计、研制放顶煤液压支架的序幕，经过我国煤炭科技工作者十几年的辛勤努力，研制成功数十种放顶煤液压支架。兖州矿务局东滩煤矿使用国产放顶煤液压支架刨造了年产斗10万t高产高效纪录，这标志着我国放顶煤液压支架的设计、制造走在了世界前列。我国放顶煤液压支架发展从低位放顶煤液压支架的研制开始，经历了高位、中位放顶煤，现在又回到低位放顶煤。最初的放顶煤支架采用的是低位放煤，代表架型是FY 4001428型放顶煤液压支架，结构如图117所示。1987年平顶山矿务局引进了匈牙利VHP732型放顶煤支架，该支架在缓倾斜工作面试验，最高月产达55万t，获得了成功。随即我国研制成高位放顶煤液压支架，结构如图118所示。由于其放煤口高、放煤口小，存在顶煤损失大、放煤与采煤机割煤不能平行作业、效率低等缺点，目前除了在个别矿使用外，已基本淘汰。80年代末至90年代初，我国研制出中位放顶煤液压支架，结构如图119所示。这种支架比单输送机高位放顶煤支架有所改进，有两部输送机，割煤、放煤可以平行作业，提高了效率，放煤口比高位放顶煤支架有所降低。随着放顶煤实践的深入，中位放顶煤支架也暴露出一些突出的缺点，主要是放煤口仍然较小，受结构限制，放煤口不能连续，有脊背损失，采出率低，后部空间狭小，维修和清理浮煤不方便，底座前端比压大等。针对中位放顶煤液压支架存在的问题，我国又研制出低位放顶煤液压支架，结构如图1110所示。早期的低位放顶煤支架是由铺网支架演变而来的，其基本结构和铺网支架类似，只是尾梁加上了插板，用于放煤。低位放顶煤液压支架是目前使用效果较好的架型。北京开采研究所在认真总结综采放顶煤技术成果，分析研究各种放顶煤支架特点和使用经验的基础上，研制出新一代反向四连杆低位放顶煤支架，它是一种结构更加合理，用途更加广泛的新架型。 二、高位放顶煤液压支架的特点和适应性高位放顶煤液压支架是指单输送机、短顶梁、掩护梁开天窗高位放顶煤的掩护式支架，我国已投入使用的这类支架有FYD 4402632型、ZYF 40001732型放顶煤液压支架，结构如图1111和图1112所示，技术特征见表113。1高位放顶煤液压支架的特点 (1)支架结构简单，采煤机割的煤和放落的顶煤由一部输送机运出，端头维护空间小，整个工作面设备布置与普通长壁工作面相同，便于维护管理，减少事故发生点。 (2)支架的长度较短，结构紧凑，稳定性和封闭性都较好。 (3)掩护梁放煤口尺寸较大，有利于顶煤的放出，但放煤口位置高，煤炭损失大。 (4)由于顶梁短，放煤口位置距煤壁较近，因此，对煤层冒放性的要求较高。一方面要求梁端顶煤要完整，不冒顶、不片帮；另一方面，在顶梁后即是放煤口，要求顶煤破碎，能顺利放出。 (5)在放煤状态时放煤槽与底座夹角是35，难以达到40。试验表明，在钢质表面，干燥的散煤安息角约25”，如果遇上仰采，当仰采角度为10时，就开始出现放煤流动不畅，向左右溢出，大部分落在输送机采空侧，严重影响放煤工序的进行和顶煤的运出。 (6)支架在放煤时，正常行人通道基本上被切断，减少了工作面安全出口。 (7)由于是高位放煤，煤尘很大，但支架通风断面小，使得防灭尘工作量大，要求高。 (8)采、放同用一部输送机，本架不能前、后平行作业，影响产量的提高。 高位放顶煤液压支架可分为插底板式单输送机放顶煤液压支架和不插底板式单输送帆放顶煤液压支架。插底板式单输送机放顶煤液压支架底座长，底板比压分布均匀，前端比压小，俯采也能适应。但是，增加设备配套的复杂性和事故率，而且，由于支架底座插在输送帆下面，抬高了溜槽，装煤效果不好，只好增加采煤机跑空刀工序来装煤，不利于产量的提高，放煤状态时无行人通道。不插底板式单输送机放顶煤液压支架前端对底板比压大，特别是在较大截深时，要求底板坚硬。使用这种支架，采煤机装煤效果好，提高了有效工作时间；放煤状态时人行道基本畅通，通风断面大。 2高位放顶煤液压支架适应性 高位放顶煤液压支架顶梁短，在软煤层中使用有可能因顶煤冒空使顶梁失去有效的支撑，而且作为掩护式支架，前端对底板比压大，尤其是不插底式放顶煤液压支架，易发生扎底，因此，高位放顶煤液压支架主要用于缓倾斜厚煤层中。在急倾斜煤层条件下，矿山压力较小，煤的冒放性好，且不易发生片帮，在水平分段使用高位放顶煤液压支架是可行的，不适合在软煤层中使用。 高位放顶煤液压支架对以下地质条件比较适应： (1)煤层硬度系数f=152，煤的层节理比较发育； (2)煤层厚度不宜太厚，以68m为宜，以利于顶煤的破碎。如果煤层节理裂隙发育良好，开采厚度可以增加。 (3)布置工作面和制定采煤工艺时，避免仰采或减小仰采，使仰采角度不大于10，保证顺利放煤。 (4)底板抗压入强度较大，顶板能随采随冒，保证工作面推进速度和较高的采出率。 由于高位放顶煤支架对复杂煤层条件的适应性差，以及结构上不可克服的缺陷，该种支架目前已很少使用，属于已被淘汰的架型。 三、中位放顶煤液压支架的特点和适应性中位放顶煤液压支架是指双输送机运煤，在掩护梁上开放煤口，中位放煤的支撑掩护式液压支架。已投入使用的中位放顶煤液压支架，单铰接式的有ZFSG 4400168型放顶煤液压支架，四连杆式的有FYC400168型放顶煤液压支架，结构形式如图1l13和图1114所示，技术特征见表1l4。 1中位放顶煤液压支架的特点 中位放顶煤液压支架曾经是我国使用较广泛的放顶煤液压支架，其特点如下： (1)支架稳定性和密封性好，抗偏载和抗扭能力大，不易损坏。 (2)放煤口距煤壁较远，有助于工作面前方顶煤的维护。支架顶梁长，有利于反复支撑顶板，增加顶煤的破坏程度。 (3)由于采、放分