液压支架原理和结构

第四章采煤工作面支护设备第四章采煤工作面支护设备

采煤工作面支护设备是支撑和维护采煤工作面控顶区顶板，为采煤创造安全作业空间的设备。按结构特点和支护方式不同分单体支架、液压支架和特种支架。

单体支架是由单体支柱与顶梁组成的支护设备。单体支柱为支撑于顶板或顶梁和底板之间的单根杆状构件。

液压支架以液压为动力实现升降、前移等运动，既能支撑又能维护顶板的支护设备，为采煤工作面综合机械化的主要设备。

特种支架按结构、功能等因素分为工作面锚杆支架、刚性或柔性掩护支架和气囊支架。第四章采煤工作面支护设备

工作面锚杆支架：在采煤工作面用锚杆锚固围岩、保障安全作业空间的支架。用于房柱式采煤工作面。

刚性或柔性掩护支架：用钢绳将钢梁或木梁连结在一起，在急倾斜煤层采煤工作面中用以掩护工作空间和隔离采空区的帘式柔性支护结构物。能在自重和上部垮落岩石压力推动下移动。

气囊支架：又称气垛支架，是用橡胶等弹性材料制成的囊状封闭软包，充入压缩空气后软包膨胀以支撑顶底板和隔离采空区的支护构筑物。

单体支柱和液压支架是工作面常用的支护设备，按工作特性分刚性、增阻可缩性和恒阻可缩性。

刚性支柱是受载过程中不可缩或可缩性很小的支柱。随着顶板下沉，作用在支柱上的载荷会快速增加直至支柱破坏，如木支柱。刚性支柱属被动支护。

增阻支柱(支架)是受载过程中支护阻力随顶板下沉而增加的可缩性支柱(支架)，如摩擦支柱。增阻支柱虽也属被动支护，但工作特性和支护效果均优于刚性支柱。

恒阻支柱(支架)是受载达工作阻力后，压缩量增加，工作阻力基本保持恒定的可缩性支柱(支架)，如液压支架、单体液压支柱、液压放顶支柱等。第四章采煤工作面支护设备

单体支护设备包括木支柱、金属支柱和液压支柱。

液压支柱分单体液压支柱和放顶支柱。第一节单体支护设备

金属摩擦支柱和单体液压支柱与金属铰接顶梁配套使用（统称单体支护设备），它们的支撤和移动都是靠人工操作，劳动强度大、安全性差、支撤速度慢、工作面产量和效率较低。

液压支架是以高压乳化液作为动力，使支架的支撑、切顶、移架和输送机等工序全部实现了机械化。因而大大改善了回采工作面的作业环境，使矿工们从笨重的体力劳动中解放出来，有效地提高了劳动安全性，并为工作面实现自动化创造了条件。同时也大大提高了回采工作面的技术经济效益。但液压支架的初期投资较大。

第一节液压支架工作原理和分类第二节液压支架工作原理和分类

液压支架工作原理：升架、降架、推移输送机和移架。

利用乳化液泵站提供的高压乳化液通过液压控制系统控制不同功能的液压缸来实现。每架支架的进、回液管路都与连接泵站的工作面主供液管路和主回液管路并联，全工作面的支架共用泵站作为液压动力源。每架支架形成各自独立的液压系统。

1-顶梁，2-立柱，3-底座4-推移液压缸，5-安全阀6-液控单向阀，7、8-操纵阀9-输送机，10-乳化液泵第二节液压支架工作原理和分类

液控单向阀均设在本架内。操纵阀设在本架内——本架操作；操纵阀设在相邻支架内——邻架操作。第二节液压支架工作原理和分类(一)支架升降1.初撑

操纵阀8处于升柱位置，高压液体经液控单向阀6进入立柱下腔，立柱上腔排液，活柱和顶梁升起支撑顶板。顶梁接触顶板，立柱下腔压力达到泵站工作压力，操纵阀置于中位，液控单向阀关闭，立柱下腔液体被封闭——支架的初撑阶段。支架对顶板产生的支撑力称为初撑力。支架初撑力：

kN

第二节液压支架工作原理和分类支架工作阻力

kN

2.承载支架初撑后，进入承载阶段。顶板缓慢下沉，顶板对支架的压力增加，立柱下腔压力升高——支架增阻过程。下腔压力超过安全阀5动作压力，→高压液体经安全阀泄出，立柱下缩，立柱下腔液体压力小于安全阀动作压力→安全阀关闭，立柱工作阻力保持恒定——恒阻过程。支架对顶板的支撑力称为工作阻力，由支架安全阀的调定压力决定。

第二节液压支架工作原理和分类

3.卸载操纵阀8处于降架位置，高压液体进入立柱上腔，同时打开液控单向阀6，立柱下腔排液→立柱(支架)卸载下降。

第二节液压支架工作原理和分类

液压支架在低于额定工作阻力下工作时，具有增阻性，以保证支架对顶板的有效支撑作用；在达到额定工作阻力时，具有恒阻性；为使支架恒定在最大支撑力，具有可缩性，支架在保持恒定工作阻力下，随顶板下沉而下缩。

增阻性主要取决于液控单向阀和立柱的密封性能，恒阻性与可缩性主要由安全阀来实现——安全阀、液控单向阀和立柱是保证支架性能的三个重要元件。

液压支架的阻力—时间特性：开始升柱至单向阀关闭时的初撑增阻阶段t0，初撑后至安全阀开启前的增阻阶段t1，安全阀出现脉动卸载时的恒阻阶段t2。

第二节液压支架工作原理和分类

(二)支架移动和推移输送机

支架和输送机的前移由底座3上的推移千斤顶4完成。

移架：降柱卸载→操纵阀使高压液体进入推移千斤顶活塞杆腔，活塞腔回液，以输送机为支点，缸体前移，把支架拉向煤壁。

推移输送机：支架支撑顶板，高压液体进入推移千斤顶活塞腔，活塞杆腔回液，以支架为支点，活塞杆伸出，把输送机推向煤壁。液压支架的安全阀；要求高的密封性能和工作的可靠性，不采用通用溢流阀标准。

1-阀座；2-阀体；3-阀针；4-阀垫；5-阀垫座；6-导杆

7-弹簧座；8-弹簧；9-调压螺塞；10-过滤网

密封元件是阀垫4和阀垫座5，阀垫装在阀垫座中，调压弹簧8通过弹簧座7、导杆6和阀垫座5将阀垫紧压在阀座1上，为了避免阀垫压入阀座孔中过早损坏，在阀孔中装有阀针3将其托住。动作灵敏，最高工作压力达60MPa。此种阀结构较复杂，流量较小液压支架的安全阀大流量溢流阀

1-阀心；2-阀座；3-导向套4-隔膜；5-油室；6-气室7-密封圈；8-阻尼孔9-充气阀；10卸载孔

阀的后部气室6内充高压氮气，代替刚度较大的弹簧。气室压力通过隔膜4和油室5间接作用在阀心1上，阀心采用差动式结构，用气体和液压力平衡阀心很高的开启压力——降低充气压力，克服高压气体难以密封的缺点，缩小气室容积阀体上开有阻尼孔8，以减小阀心在开启过程中的振动阀额定工作压力达46MPa～50MPa，流量达1000L/min

液压支架液压系统中的换向回路每两个二位三通阀成一对，组装在一个片阀内，分别控制一个液压缸活塞杆的伸出和缩回，若干片阀叠装在一起，各片阀之间油路并联，可以控制液压支架各液压缸的动作第二节液压支架工作原理和分类

(一)支撑式支架

立柱支撑在顶梁上，没有掩护梁。

支撑式支架按结构分有垛式和节式两种。

液压支架按其对顶板的支护方式和结构特点不同，分支撑式、掩护式和支撑掩护式。

二、液压支架分类

垛式支架：

底座为箱式，内装复位机构，整体前移。两排或三排立柱，每排立柱有两根。大多数在底座上布置四根立柱，构成一稳定的支撑垛。

复位机构设置在底座箱中，通过橡胶或复位千斤顶扶定立柱缸体，允许缸体轴向微量串动。当顶梁受到水平推力时，立柱出现倾斜，复位机构在立柱倾斜力作用下发生变形，使立柱对顶板的水平推力有一定抵抗能力。降架后，立柱随橡胶或复位千斤顶作用而正位，保证立柱在升架时能以正常状态撑紧顶板。支架前移由推移千斤顶实现。第二节液压支架工作原理和分类

节式支架：由两个以上机械连接的架节构成，通过架节间互相交替移动实现前移。架节分主架和副架，由千斤顶和导向机构连接。主、副架互为支点依次前移，先行走为主架，后行走为副架。

支架动作过程：

副架支撑顶板，主架降架，利用移架千斤顶以副架为支点通过导向机构导向将主架前移步距；主架支撑顶板，副架降架，以主架为支点沿导向方向将副架移进一个步距支撑顶板，完成工作循环。第二节液压支架工作原理和分类第二节液压支架工作原理和分类

支撑式支架结构特点：

顶梁较长，长度4m左右；立柱多，4～6根，且垂直支撑；支架后部设复位装置和挡矸装置，以平衡水平推力和防止矸石窜入工作空间内。

支撑式支架支护性能：支撑力大，作用点在支架中后部，切顶性能好；对顶板重复支撑次数多，易把完整的顶板压碎；抗水平载荷能力差，稳定性差；护矸能力差，矸石易窜入工作空间；支架工作空间和通风断面大。适应于缓倾斜、顶板稳定的薄与中厚煤层。第二节液压支架工作原理和分类

(二)掩护式支架以单排立柱为主要支撑部件并带有掩护梁的液压支架。用于直接顶中等稳定以下，顶板周期来压不强烈的采煤工作面。

根据立柱布置和支架结构特点，掩护式支架分支掩掩护式支架和支顶掩护式支架。第二节液压支架工作原理和分类

支掩掩护式支架：

立柱通过掩护梁对顶板进行间接支撑，支撑效率低，顶梁短，控顶距小；多数在顶梁与掩护梁之间设有平衡千斤顶，少数支架只设机械限位装置；顶梁后部与掩护梁构成的“三角带”易卡进矸石，影响顶梁摆动，故一般在顶梁后端挂有挡板，作业空间狭窄，通风面积小。

支顶掩护式支架：

立柱经过顶梁直接对顶板进行支撑，支撑效率高，顶梁比支掩掩护式支架长，顶梁后端与掩护梁铰接，作业空间和通风断面大于支掩掩护式支架；顶梁和掩护梁侧面装有活动侧护板，挡矸性能好；多数支架将平衡千斤顶设在顶梁与掩护梁之间，少数支架将平衡千斤顶设在底座与掩护梁之间。

支架底座前端对底板比压较大；顶梁有分式铰接顶梁和整体刚性顶梁；底座有刚性底封式、刚性底开式和分式底座。第二节液压支架工作原理和分类第二节液压支架工作原理和分类

掩护式支架结构特点：掩护梁较宽以挡住采空区的矸石进入作业空间，掩护梁上端与顶梁铰接，下端通过前后连杆与底座连接。立柱支撑力间接作用于顶梁或直接作用于顶梁上。掩护式支架立柱较少，且倾斜布置，以增加支架调高范围，支架两侧有活动侧护板把密封架间。顶梁较短，一般在3.0m左右。

掩护式支架支护性能：支撑力较小，切顶性能差，顶梁短，支撑力集中在靠近煤壁顶板，支护强度较大、均匀，掩护性好，能承受较大水平推力，对顶板反复支撑次数少，能带压移架。顶梁短，立柱倾斜布置，作业空间和通风断面小。第二节液压支架工作原理和分类

(三)支撑掩护式支架

在支撑式和掩护式架型基础上发展，兼有这两种架型的主要技术特征。适用于直接顶中等稳定、稳定和坚硬，周期压力强烈，底板软硬均可，煤层倾角一般不大于25o，煤层厚度1～4.5m，瓦斯涌出量适中的采煤工作面。

根据支架的结构特点分支顶支撑掩护式和支顶支掩支撑掩护式。

第二节液压支架工作原理和分类1-护帮板；2-护帮千斤顶；3-前梁；4-顶梁；5-前梁千斤顶；6-立柱；7-顶梁侧护板；8-掩护梁侧护板；9-掩护梁；10，11-连杆；12-底座；13-推移千斤顶；14-推杆

支顶支撑掩护式支架：两排立柱都支撑在顶梁上。按立柱布置及架体结构型式不同分一般型、V型、X型、单摆杆型和短尾型等。

第二节液压支架工作原理和分类

(1)一般型支架：

前排立柱向前倾斜，后排立柱近于直立的支架。支撑效率高，调高范围较小，适用面广，使用最普遍。

(2)V型支架：

前排立柱向前倾斜，后排立柱向后倾斜，呈V型布置的支架。立柱倾斜较大，倾角相同，支架调高范围增大，适应煤层厚度变化和对顶板载荷的适应能力增强，但前、后排立柱在底座上的距离减小，影响行人和运送物料。

适用于厚度变化较大的薄及中厚煤层。

(3)X型支架：

前排立柱向后倾斜，后排立柱向前倾斜，呈X形交叉布置。倾斜度大，支架调高范围增加，顶梁和底座较短，总体结构复杂，使用不多。

适用于厚度变化较大的薄及中厚煤层。第二节液压支架工作原理和分类

(4)单摆杆型支架：

顶梁与掩护梁为一体，掩护梁较短，与底座之间用摆杆连接。支架升降时顶梁端部运动轨迹为圆弧形，较双纽线机构运动轨迹的水平位移量大，使端面距变化增加。支架总体结构简单，重量轻，调高范围小。适用于煤层厚度变化小的中厚煤层。

(5)短尾型支架：

掩护梁陡立，较短，与顶梁连接的销轴进入顶梁后部，使掩护梁上方受到顶梁后部保护的支架。双纽线机构前连杆为单件，深入到后排立柱中间，后连杆靠近后排立柱，前、后连杆都较短，使掩护梁陡立，向采空区伸出较少，减轻了冒落矸石的冲砸力。顶梁活动侧护板多为铰接摆动式。短尾式支架的工作阻力和重量较大。适用于顶板坚硬、来压强烈、冒落矸石块度大的采煤工作面第二节液压支架工作原理和分类支顶支掩支撑掩护式支架：

1-前梁；2-护帮千斤顶；3-护帮板；4-顶梁；5-前梁千斤顶；6-前立柱；7-顶梁侧护板；8-后立柱；9-掩护梁；10-前连杆；11-后连杆；12-底座；13-推移千斤顶；14-推杆

前排立柱支撑顶梁，后排立柱支撑掩护梁。支架结构单一，前排立柱向前倾，后排立柱向后倾且工作阻力多小于前排，工作中有时承受拉力，因此活柱腔用液压闭锁控制，柱头与柱底用直通销轴连接于掩护梁与底座之间(与千斤顶连接方式相同)。

顶梁与底座较支顶支撑掩护式的短，结构较紧凑，整体刚性好，支撑合力靠近顶梁后部。底座前端比压小，便于移架和适用于较软底板。

第二节液压支架工作原理和分类

支撑掩护式液压支架技术性能：

顶梁长，有整体刚性和分体铰接；有些顶梁带外伸或内伸的伸缩梁。多数支架有双人行通道，通风断面大；支撑合力在顶梁后部，切顶能力强；底座为整体结构，有底封式和底开式；立柱倾斜度小，支撑效率高，调高范围较小，适应煤层厚度的变化能力不如掩护式液压支架；前后排立柱受载经常不均，在同样煤层地质条件下要求其工作阻力和支护强度应高于掩护式液压支架；液压系统中的动力缸和控制元件多，操作较复杂，影响移架速度。第二节液压支架工作原理和分类第三节液压支架的结构件一、承载结构件承载结构件包括顶梁、底座、掩护梁、连杆和侧护板等金属构件。1．顶梁顶梁是直接与顶板接触并承受顶板载荷的部件。顶梁是支架的主要承载部件之一，支架通过顶梁实现支撑、管理顶板。顶梁宽度一般考虑支架的运输、安装和调架要求，支架中心距为1.5m时，顶梁宽度通常为1400～1600mm。支架中心距为1.75m时，顶梁宽度通常为1650～1880mm。顶梁长度则受支架型式、配套采煤机截深（滚筒宽度）、刮板输送机尺寸、配套关系及立柱缸径、通道要求、底座长度、支护方式等因素制约。

第三节液压支架的结构件（1）用途①承受顶板的载荷，支撑维护控顶区的顶板。②反复支撑顶煤，可对比较坚硬的顶煤起破碎作用。③将顶板载荷通过立柱、掩护梁、前后连杆经底座传到底板。④为回采工作面提供足够的安全空间。（2）结构形式及特点顶梁的结构形式多种多样，主要有整体刚性顶梁和前后铰接式顶梁两种，前后铰接式顶梁的前梁分为带伸缩梁和不带伸缩梁两种结构形式。第三节液压支架的结构件1）整体刚性顶梁整体刚性顶梁结构简单、可靠性好；顶梁对顶板载荷的平衡能力较强；前端支撑力较大；可设置全长侧护板，有利于提高顶板覆盖率，改善支护效果，减少架间漏矸。但对顶板不平整适应差，接顶不理想。多用于顶板比较平整、稳定，很少出现片帮现象的工作面。整体刚性顶梁通常为宽面板式箱形结构件，顶梁的长度长、面积大，要求上板面平整。有的刚性顶梁前端上翘2º，目的是改善顶梁前部的接顶效果和补偿焊接变形。简单的整体刚性顶梁的结构外形如图4-13所示。第三节液压支架的结构件2）前后铰接式顶梁前后铰接式顶梁由前梁和顶梁两部分铰接组成，如图4-14所示。前梁由前梁千斤顶支撑，对顶板的适应性较好。铰接前梁端部的支撑力决定于前梁千斤顶的支撑力矩。一般梁的支撑力，未伸出前为200～400kN，伸出后为100～200kN。

1—护帮板

2—护帮千斤顶3—铰接前梁4—前梁千斤顶5—铰接顶梁第三节液压支架的结构件对易片帮煤壁的端面顶板进行辅助支护时，可采用外伸式或内伸式的伸缩梁。伸缩梁一般是为实现超前支护而设置的，伸缩值根据使用要求确定，一般为600～800mm。内伸式伸缩梁，结构可靠性好，接顶效果较差，使用较少，如图4-17所示。外伸式伸缩梁，接顶效果好，采用较多，但结构可靠性较差，易变形，如图4-18所示。1—伸缩梁2—伸缩千斤顶

3—顶梁

1—伸缩梁2—前梁3—伸缩千斤顶第三节液压支架的结构件2．掩护梁掩护梁是掩护式和支撑掩护式支架的重要承载结构件，作用是阻挡采空区冒落的矸石窜入工作面并承受采空区冒落矸石的载荷和承受顶板通过顶梁传递的水平推力。由于掩护粱承受的弯距和扭矩较大，工作状况恶劣，所以掩护梁必须具有足够的强度和刚度。（1）用途①与前、后连杆和底座一起组成四连杆机构。②承受顶梁部分载荷和掩护梁背部载荷并通过前、后连杆传递给底座。③承受顶板对支架的水平分力和偏载扭矩。④和顶梁、活动侧护板及前、后连杆一起构成了支架完善的支撑和掩护体，阻挡后部冒落矸石或落煤前窜，维护工作空间。第三节液压支架的结构件（2）结构形式及特点掩护梁是钢板焊接的宽面板式箱形结构。掩护梁上端与顶梁或主梁连接，下端焊有与前、后连杆饺接的耳座，通过与前、后连杆与底座连接，形成四连杆机构。梁内均焊有固定侧护千斤顶及弹簧的套筒。图4-19所示为某液压支架的掩护梁的结构图。第三节液压支架的结构件3．前、后连杆前、后连杆与掩护梁、底座铰接组成四连杆机构，是重要的运动和承载部件。（1）用途①使支架在调高范围内，顶梁前端与煤壁距离（梁端距）的变化在50～100mm之内。②承受顶板的水平分力和侧向力，使立柱不受侧向力。（2）结构形式和特点前、后连杆的结构形式有分体式单连杆和整体式连杆两类。单连杆可以做成直连杆和弯连杆。如图4-20所示。第三节液压支架的结构件整体连杆由2根单连杆组焊而成，一般用作后连杆，以增强支架的稳定性。为了加强支架后部的挡矸和防转性能，在后连杆上也可以设置侧护板，如图4-21所示。第三节液压支架的结构件4．底座底座是将顶板压力传递到底板并稳定支架的承载部件，除了满足一定的刚度和强度外，还要求对底板起伏不平的适应性要强，对底板接触比压小，以防止底座插底；要有一定的重量，以保证支架的稳定性等。支架通过底座与推移装置相连，以实现自身前移和推移输送机前移。（1）用途①为立柱、推移装置及其他辅助装置给以合理安装位置。②与前、后连杆和掩护梁一起组成四连杆机构。③将立柱和前、后连杆传递的顶板压力传递给底板。④便于人员的操作和行走；⑤具有一定的排矸、挡矸作用；⑥保证支架的稳定性。第三节液压支架的结构件（2）结构形式和特点底座的结构形式可分为整体式和分体式。图4-22所示为分体式底座，它由左右两部分组成，推移装置处的浮煤、碎矸可随支架移架从后端排到采空区，不需人工清理，排矸性能好，对底板起伏不平的适应性强，但与底板接触面积小。图4-23所示为整体式底座，它是用钢板焊接成的箱式结构，中挡前部有高度50～100mm小箱形结构，中挡后部上方为箱形结构，推移千斤顶安装在箱形体下。立柱柱窝前设计过桥，提高底座整体刚性和抗扭能力整体性强，稳定性好，强度高，不易变形，与底板接触面积大，比压小，但底座中部排矸性能较差。

第三节液压支架的结构件分体式底座结构

整体式底座结构

第三节液压支架的结构件5．侧护板侧护板是为了提高支架掩护和防矸性能而设置，一般情况下，支架顶梁和掩护梁都设有侧护板。目前生产的支架不仅掩护梁两侧有侧护板，而且主梁或整体顶梁从前排立柱到顶梁后端的两侧和后连杆也有侧护板。顶梁侧护板高度一般为250～500mm，掩护梁侧护板和后连杆侧护板高度在支架最大高度时，侧护板水平尺寸为移架步距加100～200mm搭接量。如图4-24所示为ZY4800/13/32型液压支架的顶梁侧护板结构。第三节液压支架的结构件（l）用途①消除相邻支架掩护梁和顶梁之间的架间间隙，防止冒落矸石进入支护空间。②作为支架移架过程中的导向板。③防止支架降落后倾倒。④调整支架的间距。（2）结构形式和特点支架侧护板装置一般由侧护板、弹簧套筒、侧推千斤顶、导向杆和连接销轴等组成。支架工作时，通常支架上方一侧的侧护板固定，下方一侧的侧护板是活动的，安装时，可按需要将一侧侧护板用螺栓或销子固定在顶梁和掩护梁上。支架活动侧护板形式有单侧活动侧护板和双侧可调活动侧护板两种。单侧活动侧护板一侧固定式，一侧活动式，固定侧护板是梁的边筋板，可增加梁体强度，减轻支架重量，挡矸密封性和导向性好，适用于倾角<15º的缓倾斜煤层或水平煤层。双侧活动侧护板根据工作面倾角方向，调整一侧固定，另一侧活动，适应性强，用于各种支架。

第三节液压支架的结构件活动侧护板可分为上伏式、埋伏式和抽出式和折页式4种。如图4-25所示。侧护板行程一般为170～200mm。

上伏式结构简单，使用最广，但容易被大块岩石压住或卡住，掩护梁多采用。嵌入式比顶梁或掩护梁承载面低，改善了受力状况和调节性，顶梁多采用。抽出式兼顾上伏式和嵌入式的结构特点，应用也较多。折页式侧护板设在顶梁侧面，其本身不承受顶板载荷，不易损坏，但密封性能差，主要用于坚硬顶板重型支架顶梁，应用较少。第三节液压支架的结构件活动侧护板的控制方式有弹簧式、液压式和混合式三种。液压式是用侧推千斤顶控制活动侧护板的伸出和缩回。现在使用较多的是弹簧式和液压混合控制的方式，如图4-26所示。平时活动侧护板在弹簧作用下贴紧邻架，需要时可换作侧推千斤顶进行防倒或调架。图4-26双侧可调活动侧护板装置1—侧推千斤顶2—弹簧筒3—导向杆4—顶杆5—侧护板第三节液压支架的结构件二、辅助装置辅助装置包括推移装置、护帮装置、侧护装置、防滑防倒装置、复位装置、挡矸装置等。1.推移装置推移装置完成推移输送机和拉移支架两个基本动作，由推移千斤顶及其附属装置组成。（1）对推移装置的要求①以较小的力推移输送机（80～200kN），以较大的力拉移支架（150～500kN）。②为适应支架和输送机可能出现的相对位置变化，推移装置前部在推移过程中，在水平和垂直方向能有一定的摆动范围。③工作中推移千斤顶不承受侧向力，而是让推移杆或框架承受。因此，它们必须有足够的强度，以保证工作的可靠性。④在移架过程中推移装置和支架底座之间应有较好的导向性能，使支架能移正。第三节液压支架的结构件（2）结构形式和特点支架推移装置分为正装推移千斤顶加短推杆推移装置和反装推移千斤顶加长推杆推移装置两种。1）正装推移千斤顶加短推杆推移装置正装推移千斤顶加短推杆推移装置为了满足移架力大于推溜力，有以下方法：①采用差动供液方式，即在推移千斤顶液路上装一交替单向阀，如图4-27所示。推溜时，压力液经交替单向阀同时进入推移千斤顶两腔，实现差动推溜，推力小，推溜速度快。拉架时，压力液经交替单向阀进入活塞杆腔，活塞腔回液，拉架前移，拉架力大。1—推移杆

2—推移千斤顶

3—交替单向阀

4—推移千斤顶与底座连接轴第三节液压支架的结构件②采用浮动活塞结构，即推移千斤顶的活塞在活塞杆上浮动安装，推移输送机时，活塞腔进液，浮动活塞迅速移至缸口，压力液推动活塞杆前移，推力小。拉架时，活塞杆腔进液，压力液作用在环形面积上的作用力进行拉架，拉架力大。这种装置结构比较简单，推杆短，一般做成箱形结构，强度可靠。

2）反装推移千斤顶加长推杆推移装置反装推移千斤顶加长推杆推移装置是将推移千斤顶伸出的推力作为移架力，缩回时的拉力作为推溜力，即可保证拉架力大于推溜力。这需要将千斤顶活塞杆（或缸体）连接在支架底座的前端，而千斤顶的缸体（或活塞杆）通过一间接连接机构（推移杆）与刮板输送机相连接。第三节液压支架的结构件反装推移千斤顶加长推杆推移装置由连接头、长推移杆、推移千斤顶组成，如图4-28所示。推移千斤顶一端铰接在支架底座前端的过桥上，另一端通过框架、连接头与刮板输送机相连。形成用千斤顶的拉力推移输送机，用千斤顶的推力拉架，推力大，拉力小。长推移杆形式分为框架式、整体箱式和铰接式三种。

长推移杆推移装置1—底座过桥2—推移杆3—推移千斤顶

4—导向轴第三节液压支架的结构件2．抬底装置抬底装置的作用是如果支架底座前端出现扎底，移架时利用抬底千斤顶顶住推移杆的上平面，将底座的前端抬起来，从而减小移架阻力。抬底装置由抬底千斤顶及销轴等组成，设置在支架底座过桥上，抬底千斤顶的伸与缩由单独的一片操纵阀控制。3．护帮装置煤层较厚或煤质松软时，工作面煤帮（壁）容易在矿山压力下崩落，这种现象称为片帮。工作面片帮使支架顶梁前端的顶板悬露面积增大，引起架前冒顶。《煤矿安全规程》规定，当采高超过3m或片帮严重时，液压支架必须有护帮板。目的是防止煤壁片帮或在片帮时护帮板起到遮蔽作用，避免砸伤工作人员或损坏设备。护帮装置安设在支架顶梁前端，由护帮板和护帮千斤顶组成。第三节液压支架的结构件（1）用途护帮装置一般用于采高大于2.5m的支架，一是用来防止煤壁片帮和防止煤壁向人行道一侧片落，以保护人员安全。二是在支架能及时支护的情况下，采煤机过后挑起挑梁实现超前支护，在支架滞后支护的情况下，利用挑梁实现及时支护。（2）结构形式和特点1）直接护帮装置直接护帮装置的护帮板与顶梁前端铰接，护帮千斤顶直接作用于护帮板，用来顶住煤壁以防片帮。当煤壁较深，护帮板不能贴紧煤壁时，主要防止煤壁向人行道方向片落，保证人员安全。1—护帮板2—连杆

3—护帮千斤顶4—前梁5—锁块

6—销孔第三节液压支架的结构件直接回转式护帮装置1—护帮板2—护帮千斤顶

四连杆回转式护帮装置1—护帮板2—长杆3—短杆4—千斤顶2）回转式护帮装置回转式护帮装置既可防止片帮，又可对片帮后暴露出的端面顶板进行临时支护。回转式护帮板又称挑梁。①直接回转式护帮装置。直接回转式护帮装置如图4-30所示。该装置的护帮板与顶梁前端铰接，千斤顶直接作用于护帮板。护帮板可回转180°，可对前方顶板进行临时支护。但支撑力较小，一般为3～4kN。②四连杆回转式护帮装置。四连杆回转式护帮装置如图4-31所示。该装置由长杆、短杆、护帮板和顶梁组成四连杆机构，能使护帮板回转近180º，支护顶板时的支撑力能达到10～20kN，其缺点是结构比较复杂。

第三节液压支架的结构件4．防滑防倒装置《规程》规定，在煤层倾角大于15º时，液压支架必须采取防倒、防滑措施，以免支架降落或前移时倾倒或下将。防滑装置一般安设在两相邻支架的底座侧面。防倒装置一般安设在两相邻支架的顶梁侧面。（1）防倒装置掩护式或支撑掩护式支架在顶梁、掩护梁以至后连杆上都设有活动侧护板，一般情况可进行支架的防倒和调架。所以，专用防倒装置主要用于下排头支架，有平拉式和斜拉式2种。第三节液压支架的结构件图4-32防倒装置1—顶梁2—防倒千斤顶3—撬板4—底调千斤顶1）平拉式防倒装置平拉式防倒装置是将防倒千斤顶2安设在相邻两支架的顶梁之间，如图4-32所示。为防止防倒千斤顶2在降移架过程中损坏，防倒千斤顶的连接座须在顶梁的下板面留有一定距离，占用高度较大，故这种装置主要用于中厚煤层以上的支架。第三节液压支架的结构件2）斜拉式防倒装置斜拉式防倒装置是将防倒千斤顶2用圆环链和连接卡连接于排头第一架支架顶梁和第二架支架底座之间，如图4-33所示。该装置的优点是适应性较强，不易损坏；缺点是安设的位置在人行道附近，对行人有一定影响。当工作面倾角较大时，为增加防倒能力，也可酌情在工作面中部支架间隔一定步距安设斜拉式防倒装置。

防倒装置1—顶梁2—防倒千斤顶3－底调千斤顶第三节液压支架的结构件（2）防滑装置1）液压支架的防滑装置工作面支架防滑的关键在下排头支架。工作面下排头支架的防滑装置是主要防滑装置，中部支架的防滑装置是辅助防滑装置。防滑装置包括有前调千斤顶4、后调千斤顶7和圆环链，如图所示。前调千斤顶4安设于第一架和第二架、第一架和第三架支架底座的前部，利用千斤顶的拉力或推力调架，防止底座前部下滑。后调千斤顶7一般安设在第一架支架底座的下侧，连接千斤顶活塞杆的圆环链通过转向90º的导链筒引至第三架支架底座后部连接座。收缩后调千斤顶（第一架卸载时），便可将第一架支架向倾斜上方调整。第三节液压支架的结构件图4-34防滑装置1—输送机防滑千斤顶2—上圆环链3－调架座4－前调千斤顶5－双耳座6－连接卡7－后调千斤顶8－下圆环链9－防滑链导向筒10－弯座2）刮板输送机防滑装置常用刮板输送机防滑装置是多组连接于支架底座和输送机挡煤板之间的牵引式防滑千斤顶1，如图4-34所示。千斤顶缸体通过十字头与底座前部的连接座相连。千斤顶活塞杆通过圆环链与倾斜下方第二或第三架前面的输送机挡煤板相连。千斤顶的活塞杆腔设有安全阀和液控单向阀，在支架移架升柱后，收紧防滑千斤顶，千斤顶则以额定张力牵引输送机，防止下滑。第八章液压支架的一柱三阀第一节液压支架的执行元件

液压支架中的立柱、千斤顶、安全阀、液控单向阀、双液控单向阀和操纵阀是液压支架的主要液压元件。由于立柱与千斤顶的结构类似，液控单向阀和双液控单向阀相似，所以人们习惯称为“一柱三阀”。

一、立柱立柱：承受顶板载荷、调节支架高度。它直接影响支架的工作性能。立柱两端采用球面结构与顶梁和底座铰接以便更好地承受顶板压力。立柱分为单伸缩立柱和双伸缩立柱两种。1．单伸缩立柱单伸缩立柱：分不带机械加长杆和带机械加长杆两种型式。支架调高范围较大时，可选用带机械加长杆的单伸缩立柱，加长杆调节长度为750mm，分5挡，每挡150mm。也可选用双伸缩立柱。单伸缩立柱结构简单，成本低，但不如双伸缩立柱使用方便。第八章液压支架的一柱三阀图5-1单伸缩立柱1—缸体2—活塞3—密封圈4—防尘圈5—销轴6—开口销7—卡套8—卡环9—加长杆第八章液压支架的一柱三阀2．双伸缩立柱双伸缩立柱结构如图所示，柱体表面通常先镀锡青铜（或乳白铬）再镀硬铬的双层重合镀层，以防止磨损和锈蚀。活塞上装有鼓形密封圈或山形密封圈，以实现活塞和活塞杆两腔双向密封。为保护密封圈，在其两侧装有聚甲醛导向环，以减少活塞与缸壁的磨损，提高滑动性能。第八章液压支架的一柱三阀图5-2双伸缩立柱1—缸体（一级缸）2、7—卡键3、8—卡箍4、9—支撑环5、10—鼓型密封圈6、11、25—导向环12—内活柱13—外活柱（二级缸）14、20—导向套15—方钢丝挡圈16、18—O形密封圈17、19、22、24—挡圈21、23—蕾形密封圈26—卡环27—O形密封圈28、30—防尘圈29—缸盖31—弹性挡圈第八章液压支架的一柱三阀二、千斤顶液压支架中除立柱以外的液压缸均称为千斤顶。千斤顶多为单伸缩双作用，个别为单伸缩单作用千斤顶。按进、回液方式分外进液和内进液千斤顶，多用外进液千斤顶。按活塞固定方式分固定活塞式和浮动活塞式千斤顶，固定活塞式的占绝大多数，只有推移千斤顶中有的采用浮动活塞式千斤顶。按在液压支架上的功能分推移千斤顶、侧推千斤顶、前梁千斤顶、护帮千斤顶、伸缩梁千斤顶、平衡千斤顶、防倒千斤顶、防滑千斤顶、调架千斤顶、底调千斤顶、抬底座千斤顶等。用在放顶煤支架的还有尾梁千斤顶、插板千斤顶、拉后输送机千斤顶等。第八章液压支架的一柱三阀图5-3外供液式千斤顶1—缸底2—弹簧挡圈3—压盘4—外卡键（两半环）5—支承环6—鼓形密封圈7—LW型导向环8—活塞9—活塞杆10—蕾形密封圈11—导向套12—导向环13—内卡键（三半环）14—蕾形密封圈和挡圈15—弹簧挡圈16—压盖17—防尘圈第八章液压支架的一柱三阀图5-4内供液式千斤顶1—缸体2—活塞杆3—鼓形密封圈4—LW型导向环5—活塞6—蕾形密封圈7—防尘圈第八章液压支架的一柱三阀图5-5浮动活塞式千斤顶1—缸体2—螺钉3—压帽4—浮动活塞5—密封圈6—活塞杆7—导向套（缸盖）8—密封圈9—防尘圈第八章液压支架的一柱三阀三、立柱和千斤顶的结构特点（1）缸筒①要求材料强度高，能承受高压，一般要求屈服强度σs≥800MPa。②要求材料延伸率高，一般δ5≥12%，保证缸筒在高压作用下不致发生脆裂，防止井下发生伤人等事故。③要求材料可焊性好。国内常用27SiMn、25CrMo等材料的无缝钢管制作。④缸筒内表面是活塞的密封表面，所以要求较高的加工精度与粗糙度。我国一般要求配合精度为H9～H10，表面粗糙度Ra为0.4μm。⑤缸筒内表面与乳化液接触，要求耐腐蚀。1．缸体第八章液压支架的一柱三阀（2）缸底①为减少立柱受偏载作用，以及掩护式与支撑掩护式支架中适应立柱倾角位置的变化，大部分立柱缸底采用球头形式；个别厚煤层支架用立柱缸底则采用反球头形式。②要求材料强度高，可焊性好。一般锻压加工而成。第八章液压支架的一柱三阀2．活柱（1）活柱筒①对材料强度、延伸率及可焊性等要求与缸筒的要求相同。②大部分是由合金无缝钢管与柱头、活塞等焊接加工而成，个别小直径立柱的活柱采用圆钢加工而成。③活柱外表面必须耐磨、耐腐蚀，要求与导向套的配合精度一般为H9/f10，表面粗糙度Ra为0.4μm。④表面要有防腐耐磨镀层。常用的为双层镀铬，如先镀乳白铬，后镀硬铬，可用铜打底，镀硬铬或镀铜等。第八章液压支架的一柱三阀（2）活塞组件1）活塞①要求活塞组件具有良好的密封性能、耐磨损性能及抗冲击和振动等性能。②大部分立柱的活塞直接焊在活柱上，零件少，密封环节少，可靠性高。③采用小断面密封件的双伸缩立柱活塞直接在活柱筒上加工而成，没有专门的活塞。④个别立柱采用组装活塞式结构（图5-3），零件多，增加了密封环节。此结构大部分用于各类千斤顶，目前应用较少。第八章液压支架的一柱三阀2）密封圈①鼓形密封圈

鼓形密封圈与导向环1—橡胶2—夹布橡胶圈3—导向环4—活塞5—缸体

山形密封圈与活塞导向环1—活塞2—活塞导向环3—山形密封圈4—活塞杆

5—缸体

②山形密封圈

第八章液压支架的一柱三阀3）导向环①与鼓形密封圈相配合的为LW型活塞导向环，双向都有。一般由聚甲醛制成。其功能有防挤、导向及减磨。②与山形密封圈相配合的为双向聚四氟乙烯挡圈与聚四氟乙烯楔形支承环。4）限位方式限位结构的功能是增加活柱与缸体的重合段长度，保证立柱在最大行程高度时的稳定性与安全可靠性。常用的有钢丝环限位，距离套限位等方式，如果结构允许可直接用活柱台阶或活塞限位，这种限位方式比较可靠，应用较广。（2）密封圈①蕾形密封圈第八章液压支架的一柱三阀3．缸口导向组件（1）导向套①导向套在活柱升降时起导向作用。它与活塞杆表面既要紧密接触又要动作灵活，同时要承受住由外部载荷对活塞杆形式的横向压力、弯曲及振动等影响。②目前多采用聚甲醛导向环压装到导向套内起减磨导向作用（图5-3中的12）。导向环与活柱之间无间隙，而导向套内孔与活柱之间则留有间隙。导向套也可采用铜合金等材料制做。1—橡胶2—夹布橡胶圈第八章液压支架的一柱三阀图5-9螺纹连接的缸口结构a—外螺纹连接；b、c—内螺纹连接1、7、15—活柱2、4、13—缸口3—压紧螺帽5、14—导向套6—导向环8、9—O形密封圈和挡圈10、11—蕾形圈和挡圈12—防尘圈（4）缸口连接①螺纹连接：结构简单，连接可靠，但加工困难，而且在井下使用久了容易生锈，拆卸不方便。②钢丝连接（图5-2中的15），结构简单，但装拆较麻烦，耐压不高。③卡环连接（图5-3中的13），结构较复杂。主要传力件是卡环。为安装方便，采用剖分结构，缸口尚需固定。这种结构耐压高、装拆容易。第三节液压支架结构

液压支架按适用工作面截高范围分薄煤层支架、中厚煤层支架和大采高支架。根据液压支架在工作面的位置分工作面支架、过渡支架(排头支架)和端头支架。按适用采煤方法分一次采全高支架、放顶煤支架、铺网支架和充填支架。按控制方式分为本架控制支架、邻架控制支架和成组控制支架。

一、薄煤层液压支架

根据煤层厚度分类，薄煤层截高为0.5～1.3m。薄煤层支架结构特点：第三节液压支架结构薄煤层支架结构特点：

1．伸缩比大立柱多采用双伸缩立柱，薄煤层支架高度低、操作不太方便，立柱很少用带机械加长段结构。为满足大伸缩比要求，特别是掩护式支架，立柱倾角较大，在低位状态工作时，支护效率较低。

2．人行通道困难在瓦斯含量大，对通风有特殊要求的综采工作面，大多设计成双人行通道。支撑掩护式支架，前立柱前留有人行通道，在前、后立柱间再设计行人通道；掩护式支架，立柱前后各设一通道，利于通风，便于行人。对于通风没有特殊要求的综采工作面，大多设计成二柱掩护式液压支架，在柱前设置人行通道。第三节液压支架结构

3．梁体薄伸缩比大，最低高度很低——结构件设计既要满足强度要求，又要截面高度尺寸尽可能小→结构件多采用高强度钢板、箱型结构，顶梁前部有的设计成板式结构，甚至是几层弹簧钢板叠加。

4．结构交叉布置薄煤层支架在最低位置时，高度低，结构件除尽量薄之外，结构件间尽量采用空间交错布置——前连杆大多设计成单连杆，后连杆设计成双连杆，在最低位置时前、后连杆可以侧投影重叠而不干涉。底座设计成分底座、活联接，左、右底座中间为推移机构布置的空间。对于掩护式支架，平衡千斤顶和推移千斤顶采取交错布置。柱前多为人行通道，支架推杆前部大多设计成板式，厚度50～70mm。

人行通道要求最小宽0.6m，净高0.4m。第三节液压支架结构

5．简化结构支架结构要尽量简单，以减少事故，顶梁可设计成整梁，适当加宽顶梁宽度，一般可不设置活动侧护板。

第三节液压支架结构

6．提高控制系统自动化工作面行人困难→操作系统最好实现成组控制、自动控制或邻架控制，以减轻工人体力劳动和提高安全程度、工作效率及产量。ZY1800/05/14S型掩护式液压支架

第三节液压支架结构

1．顶梁整体顶梁，不带活动侧护板，顶梁宽度1400mm。支架配刨煤机作业，为减少空顶距，顶梁带伸缩梁，行程600mm。

伸缩梁不伸时，立柱上铰点位置使顶梁前后比为2.2:1；伸缩梁伸出时，前后比为2.9:1。

1．顶梁考虑对底板比压的影响确定立柱上铰点位置，本支架要求底座前端比压小于1.5MPa→控制立柱上铰点垂足到底座前端距离为430mm。伸缩梁结构，为减小顶梁前端厚度，伸缩梁和伸缩梁千斤顶采用前、后连接方式布置。第三节液压支架结构

2．底座

底座为分底座，前端采用活连接，后端通过整体后连杆将底座后端联在一起——左、右底座前端可分别微量抬起以适应不平底板。右底座外侧设计有一框架，框架内装定量推进器，框架也可控制底座下滑，起导向作用。

3．紧凑设计左、右底座中间设置厚60mm的板式推杆，后上部重叠布置推移千斤顶；后连杆为整体连杆，以保证支架刚度；前连杆设计成单杆，布置在推移千斤顶上方。两立柱作用在左、右底座中心处，两平衡千斤顶布置在推移千斤顶和立柱中间→支架在最低位置时，构件空间交错。第三节液压支架结构

4．操作方式推输送机和拉支架分段成组进行，一组10节或20节中部槽同时一次定量推进。推输送机时，伸缩梁定量跟踪伸出，以免空顶距太大。拉支架是1、3、5、7、9一组同时前移，然后是2、4、6、8、10一组亦同时前移。移动步距可以一组步距300mm，另一组600m为一步，需根据顶板状况决定。支架既能成组控制，也可以每架手动操作。

第三节液压支架结构第三节液压支架结构

1．适应“三软”条件的液压支架设计

三软：顶板软，易冒落；煤层软，易片帮；底板软，底板允许的比压小于6MPa。

1)架型选择“三软”条件支架宜选用掩护式和插腿式掩护支架→顶梁较短，支架支撑的合力靠近煤壁，使靠近煤壁处支撑能力较强，也有条件改善底座对底板比压。

2)关键部件设计

(1)顶梁设计

顶板软→支架顶梁尽可能短，如插腿式掩护支架。顶梁短，减少对顶板反复支撑次数，减轻其破碎度，使顶梁不易冒空。二、中厚煤层液压支架适用于煤层厚度1.3～3.5m的支架。第三节液压支架结构

顶梁带伸缩梁，当煤壁出现片帮时，及时伸出伸缩梁，维护新裸露的顶板，避免或减缓出现架前冒顶事故。顶梁带有护帮板，护帮板伸出可以护住煤壁，有利于阻止煤壁片帮。护帮板和伸缩梁组合设计是防止煤壁片帮冒顶比较有效的结构。

(2)底座设计底座是支架的基础，必须有足够的强度和刚度。底座还起传力作用，合力作用点位置决定底座对底板比压的分布规律。减少底座前端对底板的比压是追求的目标之一。控制底座支反力在底座上作用点位置，可减少底座前端对底板的比压。对于掩护式支架，立柱上铰点在底座上垂足距底座前距离，对于软底板应大于500mm。如有可能，此值越大，底座前端对底板比压越小。第三节液压支架结构第三节液压支架结构

(2)底座设计支架在实际工作时，底座和底板的摩擦系数f=0.15左右出现的几率较大，就是说底板对底座的支反力作用点还将后移。如支架高3m，立柱上铰点垂足距底座前端距离为550mm，再加上摩擦力造成的水平分力使合力作用点后移，其值为0.45m→合力作用点离底座前端距离1000mm。第三节液压支架结构

(3)抬底座装置设计为在软底板条件下支架能正常行走，在支架设计上尽可能减少底板比压，同时支架也采取一些特殊设计，如抬底装置。

①压推移杆式提底座装置

1-推杆；2-底座过桥3-提底千斤顶；4-推移千斤顶

在刚性过桥前面或后面设置一提底千斤顶3(设计成固定式或摆动式)

固定式提底千斤顶在工作期间一直通过推杆压住底板将底座前端抬起拉架，千斤顶在工作期间，承受一侧向力。

摆动式千斤顶是在开始拉支架行走瞬间将底座前端抬起，随着支架前移，千斤顶将向前倾倒。当千斤顶至满行程或千斤顶在框架上打滑时，提底千斤顶将失去功能。第三节液压支架结构1-撬板；2-底座；3-抬底千斤顶4-压盘；5-半环②撬板式抬底装置

在底座前端设置一副耳板，耳板上连接有包住底座前端的撬板，在底座上设置一抬底千斤顶3，千斤顶以底座2为支点，压向撬板1。在千斤顶作用下，撬板绕铰接轴转动，将底座前端抬起。撬板抬起时和底座间形成一个夹角，使底座前移阻力减小，易于拉架。

③邻架提底座装置实际生产中，有的底板遇水泥化，支架行走困难，抬底千斤顶行程受限制不能奏效，采用以邻架底座为支点的“拐杖”式抬底方法。两个大行程千斤顶上部连接在要移动支架的顶梁上，下部支在邻架底座上。这两个千斤顶给初撑力后，将要行走的支柱降柱，由于顶梁被这两个“拐杖”支住，无法下降，底座势必抬起，容易拉架。千斤顶行程较大，一般较为有效，只是辅助时间长。第三节液压支架结构第三节液压支架结构

(4)掩护梁设计

掩护式支架的掩护梁比较长，且和水平线夹角比较小，掩护梁在水平线上投影大于顶梁在水平线上投影。掩护梁长，水平线夹角又比较小，掩护梁上堆积的矸石比较多，也就是说掩护梁上又增加一个重力，在此力作用下，将使顶梁上合力作用点后移，其结果是减少底座前端对底板的比压，这是“三软”支架设计的原则之一。

“三软”条件下使用的掩护式支架，其掩护梁长度和夹角设计十分重要→具有调整顶梁上合力作用点位置的能力，此能力大小根据需要及可能做到的程度确定。设计“三软”条件下掩护式支架的掩护梁夹角，除要考虑掩护梁上要堆积一定量矸石，以求调整底板比压外，同时要考虑掩护梁上滑矸的能力→在支架设计中，掩护梁在支架最低工作高度时，掩护梁和水平线夹角不得小于17o。第三节液压支架结构第三节液压支架结构

2．适应坚硬顶板的液压支架设计坚硬顶板工作面顶板不易冒落，直接顶或基本顶悬顶时间长。一旦冒落，瞬间顶板压力显著增大，支架立柱安全阀来不及释放，立柱可能遭破坏。

坚硬顶板液压支架设计要求：

(1)根据直接顶和基本顶岩性、分类级别、截高及配套设备，确定支护强度和工作阻力，要有足够切顶能力。

(2)尽量减小掩护梁长度，增大掩护梁与水平夹角，减小掩护梁在水平线上的投影长度。如有的支架在低位状态时，掩护梁与垂线夹角仍有300左右，相当于一般支架在高位状态时的掩护梁夹角。如果在工作高度时，掩护梁大部分都能被顶梁所遮盖是较为理想的。另外，掩护梁结构设计，除保证必要的强度和刚度外，还要具有抗冲击能力。

(3)支架掩护梁间的密封可严些，顶梁架间密封要求不十分严格，因为顶梁间漏矸的可能性较小。

第三节液压支架结构

(4)设置大流量安全阀，以避免顶板冲击压力造成支架过载较大→安全阀流量的选择应考虑立柱缸径、冲击载荷来压程度。对于有冲击载荷的顶板，如不采取顶板处理措施，立柱应安设一大一小两个安全阀确保支架安全。

第三节液压支架结构

(5)考虑冲击载荷影响，提高支架结构件安全系数，至少比通常支架安全系数提高20%。

(6)考虑支架可能承受的水平方向冲击力。支架结构件设计，摩擦系数取值考虑f=0.4时水平力对支架强度的影响。

(7)顶梁侧护板采用折页式，后连杆在低位时和水平线夹角为负值。

3．适应高产高效要求的支架结构设计高产高效工作面对液压支架要求：

(1)支架结构简单、可靠性高

(2)支架在操作中，辅助时间应尽量短，采用手动快速移架系统单机操作，每架操作时间应不大于10s；采用电液控制系统，实现工作面支架成组程序控制。第三节液压支架结构

(3)支架适应能力强。对小的断层、地质构造，支架不需采取特殊措施即可移架、行走、支护顶板；对支架前少量的浮煤不需处理，支架即可顺利行走；对于进入架内浮煤，支架不需特殊处理即可正常操作。ZY4000/14/32型掩护式支架

(1)整体顶梁，以增加靠近煤壁处的支护能力。整体顶梁无法下井，顶梁设计成双销式机械连接的整体顶梁。运输时将铰接梁前销拆下，前梁下垂，减少支架运输长度。顶梁前端设计有潜入式伸缩梁，伸缩量600mm。

(2)在支架工作高度内掩护梁与水平线夹角720～330。前连杆设计成单杆和立柱重合布置，既可减少运输长度又可提高下柱窝断面处的强度。

(3)底座前端采用封底式，适应软底板。为提高抗扭能力，底座前部大过桥设计。为增加刚性，底座后部中间设计成箱型结构，左、右两部连成整体，增强支架抗扭能力第三节液压支架结构第三节液压支架结构

(4)底座后部设计后调千斤顶，当支架后部下滑时，通过后调千斤顶把支架调正。

(5)设计有抬底千斤顶，个别支架底座陷底时，抬底千斤顶将底座抬起前移。

(6)支架设计有防倒、防滑预留耳座和必要的附件，当需要采取措施时可以装上防倒、防滑装置。

(7)采用短推杆结构。千斤顶和推杆前后布置，千斤顶采用浮动活塞或差压原理实现拉架力大、推溜力小要求。1-推移千斤顶2-差压组合阀

第三节液压支架结构

差压阀2由单向阀和交替单向阀组成。推溜时，高压液体经单向阀进入千斤顶大腔，同时推动交替单向阀进入千斤顶环形腔→高压液体同时进入千斤顶大腔和环形腔，在两腔同时产生液压力——实现推溜。拉架时，高压液体经交替单向阀进入千斤顶环形腔，同时打开大腔的单向锁，使大腔液体流出，在环形腔液压力作用下，实现拉架。

第三节液压支架结构ZZ4400/17/35型支撑掩护式支架

为日产七千吨综采成套设备研制。结构高度1.7～3.5m，宽度1430～1600mm，中心距1500mm，支护强度0.63～0.66MPa，初撑力3494～3880kN，对底板比压0.88～2.18MPa，移架力553kN，推溜力247kN，移架步距800mm。

(1)为避免支撑掩护式支架顶梁长的缺点，采用前连杆布置在两根后柱中间的紧凑型结构，和正常四连杆机构相比，支架外形尺寸缩短0.4～0.5m，支架受力状况改善，重量减轻。

结构特点：

(2)采用整体底座和整体顶梁结构形式，支架操作系统简化，便于提高移架速度。为运输方便，缩短支架运输时纵向长度，掩护梁外形尺寸尽可能缩短。第三节液压支架结构

(3)适应采煤机截深由0.6m加大到0.8m→推移装置行程0.9m。

(4)主要结构件选用16Mn板材，可免去焊前预热工作，改善工艺性能，有利于保证部件的焊接强度和可靠性。

(5)液压系统采用大通道、大流量用两条主供回液路的闭合供液系统，保证足够流量，减少工压力损失。三、大采高液压支架

最大高度大于或等于3800mm，用于一次采全高工作面的液压支架。大采高支架设计的重要技术要求：保证支架的稳定性和对大采高煤层的适应性。第三节液压支架结构

(1)支架四连杆机构销轴与销孔配合间隙是影响支架横向稳定性的重要因素。销轴与销孔最大配合间隙小于1.7mm。在空载条件下，支架处于最大高度时，顶梁水平状态相对底座中心线最大偏移量应小于80mm。第三节液压支架结构

(2)必须设置防倒调架装置或预留连接耳座。可将工作面排头3架支架组成“锚固站”，作为全工作面支架保持横向稳定性的基础。排头支架组一般具有3个功能：①前调：第1、2架和第2、3架的底座前端分别用前调千斤顶连接，以保持支架底座前部的位置正确；②防倒：第1、2架和第2、3架的顶梁分别用防倒千斤顶连接，以控制排头支架不倾倒；③防滑：第1架底座下侧面与第3架底座后端用防滑千斤顶和圆环链连接，以确保第一架底座不下滑。1-防倒千斤顶2-调架千斤顶3-兜角千斤顶

(3)大采高支架一般应设置双向可调的顶梁和掩护梁活动侧护板，侧推力应大于支架重力。侧护板弹簧筒应有足够的推力，或者在千斤顶液压管路上安设限压阀，以保证大采高支架受横向水平力时保持相邻顶梁之间的正常距离。侧护板限压阀应具有立柱升柱时闭锁和降柱时自动卸载的功能，以保证顺利移架。第三节液压支架结构第三节液压支架结构

(4)大采高支架应设置底座调架机构工作面支架每架设置一组调架机构，一般安装在底座后部。底调装置的推力应大于支架的重力。当支架支撑时，用底调装置顶住邻架底座，防止支架横向滑移；当支架移架时，用底调装置调整支架与邻架的间距。

(5)当支架最大高度大于4.5m时，在矿井运输和配套条件允许情况下，优先采用支架中心距1.75m；底座宽度在保证移架时不咬架的前提下，尽可能加宽，以提高支架的横向稳定性。

底座宽度一般为中心距减去100～150mm。中心距1.5m时，底座宽度一般1350～1400mm；中心距1.75m时，底座宽度一般取1600～1650mm。

(6)必须设置护帮装置，护帮高度不小于800mm。必要时设置二级护帮板，最大护帮高度可达2m以上。第三节液压支架结构第三节液压支架结构

ZY6000/25/50型掩护式液压支架配套大截面刮板输送机和滚筒采煤机，截深1m，配套生产能力日产1.5万吨。(1)整体顶梁，结构简单可靠；(2)双180缸径的平衡千斤顶，调节力矩大；(3)刚性分体底座，有利排矸和浮煤；(4)反向推拉长推杆式推移机构，拉架力大；(5)采用双向可调的活动侧护板，4个80缸径的侧推千斤顶，调架力较大；(6)采用320缸径的双伸缩立柱；(7)结构件采用高强度钢板，按高可靠性原则设计；(8)采用350L/min级快速移架系统。第三节液压支架结构ZZ6000/25/50型支撑掩护式支架

(1)采用分式铰接顶梁，双160缸径的前梁千斤顶，前梁支撑力大，对顶板适应性强；

(2)经过总体参数优化设计，支架结构受力合理，梁端距变化小；(3)支架具有双人行通道，通道宽畅；第三节液压支架结构

(4)快速移架液压系统；

(5)支架切顶能力大，抗冲击能力强；

(6)4根230mm缸径双伸缩立柱，调高范围大；

(7)结构件采用高强度钢板，按高可靠原则设计；

(8)4根缸径80mm、行程200mm侧护板千斤顶和140mm缸径的底调千斤顶，调架力大。第三节液压支架结构四、特种液压支架(一)铺网液压支架

液压支架中带有铺网机构的支架，简称铺网支架。铺网支架在厚煤层分层开采时使用，在支架结构上与普通支架有很多相同之处，区别主要在支架后部。铺网支架后部带有尾梁、摆杆、铺网机构等，在支架的后部要提供铺联网作业的空间。

铺网支架与普通支架相比特点：

1．支架高度普通支架高度根据煤层厚度确定，铺网支架高度确定主要考虑因素:

(1)煤层厚度在支架选型和设计时，使支架截高与煤层厚度相匹配，支架截高与煤层总厚度成整数倍关系，再考虑200mm的富裕量即为支架的最大高度。

(2)使工作面易于管理铺网支架采高多为3.3m左右，在这种高度下，工作面容易管理，提高产量。支架的最大高度为3.5m。

(3)考虑支架整体运输支架在井下能够整体运输，搬家方便。第三节液压支架结构

2．支架后部有足够安全空间铺联网作业是在支架的后部进行，要求支架的后部提供足够的安全空间后部空间由掩护梁和尾梁形成和维护，后部空间高度不小于1.1m，宽度不小于1.0m，以便进行铺联网作业。

尾梁控制方式：千斤顶控制尾梁和四连杆控制尾梁。1-底座；2-掩护梁；3-尾梁；4-后连杆；5-摆杆第三节液压支架结构

千斤顶来控制尾梁，操作尾梁方便灵活，安全性较差，容易产生误动作伤人。四连杆控制尾梁——四连杆由掩护梁、后连杆、尾梁和摆杆组成，安全可靠，不会产生误动作，但尾梁不能任意操作，只能随支架的升、降而动作。第三节液压支架结构1-底座；2-掩护梁；3-尾梁；4-后连杆；5-摆杆第三节液压支架结构

3．架间要有足够的行人运网空间运送金属网和行人要从相邻两架间通过，要求相邻两架之间要有足够的行人空间，一般相邻两架间的距离要大于400mm

为增加架间的空间，可以采取减小底座宽度，后连杆采用单连杆，前连杆采用“Y”形连杆等措施。

4．保证架间距不变保证架间距不变作用：保证网槽和网卷不与相邻支架底座干涉，碰坏网槽或网卷；保证金属网有足够的搭接量，以保证铺网的质量。

铺网机构是安放网卷并随支架前移能实现自动铺网的机构。国内铺网支架的铺网机构主要有3种。

(1)

铺网机构在安放网卷前，把轴穿入网卷中心，然后把轴安放在固定座上。随着支架前移，网卷绕轴转动并展开，实现自动铺网。优点：网卷绕轴转动，转动灵活，网卷不易脱落。缺点：安放网卷前需穿轴，操作麻烦。

第三节液压支架结构

(2)铺网机构主要由一网槽组成，网槽固定在底座或后连杆上，网卷放入网槽内，一端从槽内引出，随着支架前移，实现自动铺网。铺网机构网卷不需穿轴，放网方便。网卷转动不太灵活，有时网会从网槽中脱出。

(3)柔性铺网机构网卷用一根钢丝绳穿过，钢丝绳两端固定在相邻支架上。铺网机构主要用于架间网的铺设，钢丝绳柔性，能随支架的前移作正常扭斜。第三节液压支架结构第三节液压支架结构

铺网由铺网支架的推移自动完成，联网工艺有两种形式，手工联网和机械化自动联网。机械化自动联网与手工联网相比，联网速度快，减轻了劳动强度，但联网质量低于手工联网。国内机械化自动联网有两种结构型式：

每个支架一片菱形网，网宽1670～1700mm，网边两侧带有网钩。安放网卷时，上网卷网钩向下，下网卷网钩向上，通过推移液压缸的推移使上、下网通过导向轮送到上、下压网板内搭接，支架前移时，由压网千斤顶压网，实现自动联网。1-上网卷；2-下网卷；3-导向轮；4-下网千斤顶

第三节液压支架结构1-上网卷；2-下网卷；5-联网器

类似于钉书机。两个千斤顶通过连杆机构带动联网器上的压块，使联网卡穿过两片网的搭接部分，从而使两片网成为一体，完成联网。第三节液压支架结构

(二)大倾角液压支架

支架最大高度不大于3.2m、使用倾角为350～550，或最大高度3.2m以上4.5m以下、使用倾角200～400的液压支架。

大倾角液压支架与普通支架相比特点：

1．受力状态复杂当截高3m，倾角300时，顶板对支架的合力作用点已经位于底座的外边→支架掩护梁受侧向力非常大→大倾角支架在设计和制造中要保证有足够的强度，尤其是掩护梁要有较大的安全系数。

2．支架自由状态失稳支架安装在倾角大于200的工作面时，在非支撑状态或自由状态时，自身失去稳定性。为防止支架倒架和下滑，要求支架配备防倒、防滑机构→支架结构比较复杂。第三节液压支架结构

3．作业环境恶化支架在倾角200～550工作时，顶板冒落碎石或片帮煤块在重力作用下产生很大的加速度，将威胁工人安全，应有完善的防护装置。为增加支架的稳定性，在支架设计时，尽量增加支架的底座宽度，降低支架重心。

大倾角液压支架除满足普通支架技术要求外，还应满足特殊要求：

(1)为防止升、降架时矸石伤人，液压系统采用邻架控制。

(2)严格控制四连杆机构销孔间隙，四连杆机构销孔与销轴的间隙应小于1.6mm，连接耳座轴向最大配合间隙小于12mm。

(3)支架应有足够的初撑力，初撑力与工作阻力之比不小于83%，配备初撑力保持阀，使支架保证达到初撑力。

(4)移架机构在收回位置时，推移机构与底座前端单边侧向间隙不应小于30mm。

(5)在支架最大使用角度时，保证支架的一侧活动侧护板推出和收回后，支架最大和最小总体宽度满足工作面最大倾斜角对宽度的要求。

(6)支架的活动侧护板应为双侧活动侧护板。侧护板应满足相邻两支架前、后错动一个步距时，保证移架方向不小于200mm的重合量；相邻两架高差