采掘设备故障与诊断-液压支架课件

1、第四章 液压支架,内容提要：,第一节 液压支架工作原理和分类,第二节 液压支架安装,第三节 液压支架安全操作,采掘设备故障与诊断,第四节 液压支架维护与保养,第五节 液压支架故障处理,1,学习交流PPT,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为单体支架、液压支架和特种支架。 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。 单体支柱和液压支架是工作面常用的支护设备，按工作特性分为刚性、增

2、阻可缩性和恒阻可缩性三种。,2,学习交流PPT,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，作用在支柱的上的载荷会快速增加直至支柱破坏，如木支柱、钢管支柱。刚性支柱属被动支护，只有顶板下沉时支柱才起作用，不能很好地抑制顶板离层和下沉，在顶板岩石内易引起过大集中载荷，破坏顶板完整性，是一种原始的支护手段。 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

3、。,3,学习交流PPT,三代单体支柱结构图,4,学习交流PPT,DWX型支柱在试验台上,5,学习交流PPT,6,学习交流PPT,7,学习交流PPT,柱塞悬浮式液压支柱的特点,1采用柱塞悬浮式技术原理，悬浮力达到工作阻力的五分之四，立柱受力仅为五分之一。大大提高了支柱的稳定性和安全性，也提高了支柱的支撑高度、承载能力和抗偏载能力。 2在活柱上不再设有工艺难以保证的圆弧焊缝，也提高了立柱的强度和可靠性，避免了因焊缝疲劳断裂而造成的冒顶等事故隐患。 3在油缸内无活塞，也不存在内泄漏，避免了因内泄漏造成的支柱虚顶、支柱脱顶，避免了支柱因虚顶和脱顶而造成的伤人事故隐患，保证了矿工的生命安全。,柱塞 悬浮

4、式,8,学习交流PPT,4根据支柱规格不同，悬浮式液压支柱的整柱重量比活塞式液压支柱减轻了15-30%以上，甚至比轻合金支柱还轻，而承载能力提高了25%，支柱的最小高度大大缩短，搬动、运输、使用均很方便。 5悬浮式液压工作行程大，扩大了使用范围。特别是顶板下沉较大的工作面，大行程支柱仍能满足大的恒增阻降距，不仅回柱方便，也提高了支柱的回收率，减少了支柱消耗，降低了生产成本。,柱塞 悬浮式,9,学习交流PPT,6悬浮式液压支柱的三用阀设于手把体上，注液时，三用阀不随支柱的活柱升高而升高，操作方便，安全可靠。 7悬浮式液压支柱的各静密封点，均采用了密封胀紧技术原理。在顶板来压情况下或在支柱高压支撑

5、情况下，可保持支柱的密封胀紧状态，而且压力越大密封越紧，保证了顶板的支护质量和矿工的生命安全。 8悬浮式液压支柱的滑动密封点，采用了密封补偿和密封胀紧技术原理。在密封有磨损的情况下，可有效补偿。在支柱高压支撑情况下，可保持密封胀紧状态，大大提高了滑动密封点的密封和安全性能，减少了密封的更换率，降低了维修和维护费用。,柱塞 悬浮式,10,学习交流PPT,9支柱活柱外表面采用特殊的氮化工艺表面处理工艺或采用镍-磷-硼镀层工艺处理，实现防腐、耐磨。工作介质使用煤矿的井下水，保证了工作环境和地下水不受汚染，保证了矿区饮用水的质量，从而保障了矿区生活人群的健康，是一种理想的环保型采煤工作面支护设备。 1

6、0悬浮式液压支柱的工作行程大，使用范围广，每个规格可替代活塞式液压支柱的24个规格，减少了规格品种，给支柱管理带来方便，也降低了支柱的设备成本和管理成本。,柱塞 悬浮式,11,学习交流PPT,一、液压支架工作原理 液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，通过液压控制系统控制不同功能的液压缸来完成的。 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 （2）承载 （3）卸载,第一节 液压支架工作原理和分类,第四章 液压支架,12,学习交流PPT,图4-1 液压支架工作原理 1-顶梁；2-立柱；3-底座；4-推移液压缸；5

7、-安全阀； 6-液控单向阀；7、8-操纵阀；9-输送机；10-乳化液泵,第一节 液压支架工作原理和分类,升,降,13,学习交流PPT,图4-2 液压支架工作特性曲线,第一节 液压支架工作原理和分类,支架工作时的支撑力变化可分为三个阶段： 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； 以及安全阀出现脉动卸载时的恒阻阶段t2； 这就是液压支架的阻力时间特性。,14,学习交流PPT,它表明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；为使支架恒定在此最大支撑力，又具有可缩性，支架在保持恒定工作阻力

8、下，能随顶板下沉而下缩。 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，因此安全阀、液控单向阀和立柱是保证支架性能的三个重要元件。 2支架移动和推移输送机,工作 原理,15,学习交流PPT,二、液压支架分类,液压支架按其对顶板的支护方式和结构特点不同，分为支撑式、掩护式和支撑掩护式三种基本架型。 液压支架按适用工作面截高范围分为薄煤层支架、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。,

9、第一节 液压支架工作原理和分类,16,学习交流PPT,1支撑式支架 支撑式支架的立柱支撑在顶梁上，没有掩护梁。 支撑式支架按结构分有垛式和节式两种。,(a) (b) 图4-3 支撑式支架结构型式,第一节 液压支架工作原理和分类,17,学习交流PPT,支撑式支架的结构特点是：顶梁较长，其长度多在4m左右；立柱多，一般46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支架的工作空间内。 支撑式支架的支护性能是：支撑力大，且作用点在支架中后部，故切顶性能好；对顶板重复支撑的次数多，容易把本来完整的顶板压碎；抗水平载荷的能力差，稳定性差；护矸能力差，矸石易窜入工作空间；支架

10、的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。,第一节 液压支架工作原理和分类,18,学习交流PPT,2掩护式支架 掩护式支架是以单排立柱为主要支撑部件并带有掩护梁的液压支架。一般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，掩护式支架分为支掩掩护式支架和支顶掩护式支架两种。,第一节 液压支架工作原理和分类,图4-4 掩护式支架结构型式,19,学习交流PPT,掩护式支架的结构特点是：有一个较宽的掩护梁以挡住采空区的矸石进入作业空间，其掩护梁的上端与顶梁铰接，下端通过前后连杆与底座连接。底座、前后连杆和掩护梁形成四连杆机构，以保持稳定的梁端

11、距和承受水平推力。立柱的支撑力间接作用于顶梁或直接作用于顶梁上。掩护式支架的立柱较少，且为倾斜布置，以增加支架的调高范围，支架的两侧有活动侧护板，可以把架间密封。通常顶梁较短，一般为3.0m左右。 掩护式支架的支护性能是：支撑力较小，切顶性能差，但由于顶梁短，支撑力集中在靠近煤壁的顶板上，所以支护强度较大、且均匀，掩护性好，能承受较大的水平推力，对顶板反复支撑的次数少，能带压移架。但由于顶梁短，立柱倾斜布置，故作业空间和通风断面小。,第一节 液压支架工作原理和分类,20,学习交流PPT,3支撑掩护式支架 支撑掩护式液压支架是在支撑式和掩护式两种架型的基础上发展起来的，兼有这两种架型的主要技术特

12、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25，煤层厚度14.5m，瓦斯涌出量适中的采煤工作面。 支撑掩护式液压支架的主要技术性能是：顶梁长，有整体刚性和分体铰接两种；有些顶梁带外伸或内伸的伸缩梁。 根据支架的结构特点支撑掩护式液压支架可分为支顶支撑掩护式和支顶支掩支撑掩护式两种。,第一节 液压支架工作原理和分类,21,学习交流PPT,图4-5 ZZ4000/17/35型支撑掩护式支架 1-护帮机构；2-护帮千斤顶；3-前梁；4-顶梁；5，6-立柱； 7-掩护梁；8-后连杆；9-前连杆；10-底座；11-推移液压缸,第一节 液压支架工作原理和分类,22

13、,学习交流PPT,支顶支撑掩护式支架按其立柱布置及架体结构型式的不同分为一般型、V型、X型、单摆杆型和短尾型等(图4-6)。,图4-6 支顶支撑掩护式支架外型结构示意图 (a)一般型；(b)V型；(c)X型；(d)单摆杆型；(e)短尾型,第一节 液压支架工作原理和分类,23,学习交流PPT,图4-7 ZZ4400/13/32型支撑掩护式支架 1-护前梁；2-护帮千斤顶；3-护帮板；4-顶梁；5-前梁千斤顶； 6，9-立柱；7-顶梁侧护板；8-掩护梁；10-掩护梁侧护板； 11-前连杆；12-后连杆；13-推移装置；14-底座；15-推移液压缸； 16-脚踏板；17-顶梁侧推千斤顶；18-掩护梁

14、侧推千斤顶,第一节 液压支架工作原理和分类,24,学习交流PPT,根据液压支架各部件的功能和作用，其组成可分为四部分： (1)承载结构件，如顶梁、掩护梁、底座、连杆、尾梁等。其主要功能是承受和传递顶板和垮落岩石的载荷。 (2)液压缸，包括立柱和各类千斤顶。其主要功能是实现支架的各种动作，产生液压动力。 (3)控制元部件，包括液压系统操纵阀、单向阀、安全阀等各类阀，以及管路、液压、电控元件。其主要功能是操作控制支架各液压缸动作及保证所需的工作特性。 (4)辅助装置，如推移装置、护帮(或挑梁)装置、伸缩梁(或插板)装置、活动侧护板、防倒防滑装置、连接件、喷雾装置等。这些装置是为实现支架的某些动作或

15、功能所必需的装置。,第一节 液压支架工作原理和分类,25,学习交流PPT,第二节 液压支架安装,一、液压支架安装方法 主要取决于工作面顶底板岩石性质、矿压显现情况及其倾斜角度，综采设备类型及运输环节的适用条件；采掘衔接关系及生产系统布置以及施工队伍素质、传统经验和管理水平。 1.按支架的运输和组装方式分为四种： 整体运输整体安装、半解体运输整体安装、解体运输整体安装和解体运输解体安装。,第四章 液压支架,26,学习交流PPT,（1）整体运输整体安装 特征： 适用范围：适用于平硐、斜井开拓矿井及有大型副井提升容器的立井中，搬运中、轻型液压支架。尤其适宜辅助运输系统设备先进且机械化程度较高的矿井。

16、 （2）半解体运输整体安装 特征： 适用范围：适用于井巷条件不能满足重型液压支架运输时，可采用半解体运输，也适应节式支架、垛式支架等因其顶梁较长的不稳定支架运输与安装。,第二节 液压支架安装,27,学习交流PPT,（3）解体运输整体安装 特征： 适用范围：适用于在井巷运输空间狭小的条件下运送重型液压支架，同时适用于无大型副井提升容器的立井开拓矿井。 （4）解体运输解体安装 特征： 适用范围：适用于辅助运输环节不适应运输的重型支架，以及不利于整体运输且组装方便的支架。要求工作面作业空间较大，顶板坚硬易维护。,第二节 液压支架安装,28,学习交流PPT,2.按液压支架的按装方向与顺序分为： 前进式

17、安装和后退式安装两种。 （1）前进式安装的液压支架在工作面的安装顺序与运输方向一致，如图4-8所示。,图4-8 前进式安装方式示意图 1-扩面用输送机；2-安装用矿用绞车,第二节 液压支架安装,29,学习交流PPT,（2）后退式安装的液压支架在工作面的安装顺序与运输方向相反。后退式安装又分为： 一次扩面后退安装。如图4-9所示。 适用范围：适用于顶板较完整且压力小的工作面，以及从上顺槽运进支架的较大倾角工作面，或者顶板极度破碎但应保持有运煤设备的工作面。,图4-9 后退式安装方式示意图 1-安装用矿用绞车；2-轨道,第二节 液压支架安装,30,学习交流PPT,分段扩面后退边扩边安装。如图4-1

18、0所示。 适用范围：适用于顶板破碎或极度破碎，顶板压力较大且下沉量较大的工作面。,图4-10 分段后退式安装方式示意图 1-安装用绞车；2-运送支架轨道；3-扩面用输送机；4-支架组装硐室,第二节 液压支架安装,31,学习交流PPT,二、液压支架安装工艺,1液压支架安装定位 液压支架合理定位是确保综采工作面设备安装质量的关键。,图4-11 液压支架安装定位示意图,第二节 液压支架安装,32,学习交流PPT,2液压支架安装工艺 主要包括部件组装、调整空间、调向摆正、定位支撑等工序。 下面以解体运输整体安装方式为例，介绍其工艺过程。 (1)按组装工艺顺序，将液压支架部件编号，依次运至组装硐室，进行液压支架组装