自移式大采高综采工作面超前支护液压支架的分析

MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENTTotal 1No.l, 2019D01:10.16525/j.cnki.cnl4-1134/th.2019.01.044自移式大采高综采工作面超前支护液压支架的分析袁磊磊（晋煤集团煤机制造研究分院，山西晋城048006）摘要：基于目前国内一些大型矿井综采工作面超前支护现状，通过三维建模、强度校核等设计出一种综采工作面超前支护液压支架,该设备具有一定的突出优点，能够很好的解决单体柱支护工艺存在的一系列问题。关键词：超前支护液压支架强度校核突出优点支护工艺中图分类号汀D355.4

文献标识码:A 文章编号:1003-773X（ 2019）01-0106-02引言表1该超前支护液压支架的整体参数近年来，全国各大煤矿产量不断增大，对综采工 作面巷道超前支护的要求变的越来越高。煤矿安全 规程规定在采煤工作面所有安全岀口与巷道连接处 超前压力影响范围内必须加强支护，且加强支护的 巷道长度不得小于20m[1]o传统的综采工作面两巷 道超前支护支护强度低、支护速度慢、劳动强度大、

高度/mm2 800 ~ 5 500底板比压/MPa泵站压力/MPa操作方式适应工作面最大 倾角/（。）0.8 ~ 1.231.5手动邻架操纵工作阻力（一组）/kN5 000 ~ 7 000初撑力/kN5 000 ~ 5 500平均支护强度/MPa0.4 ~ 0.8M15成本高且安全性差図。正常生产的综采工作面，随着工作面的不断推

3 ）如果遇到巷道顶板不好的情况，超前支护液 压支架可多架连接，使其支护长度容易增加。4） 每组支架之间都由推移座与推移油缸相互连 接，对顶、底板适应性强。进,超前支护必须不断向前推移,但降柱、移柱、升柱 等繁琐的工艺严重影响了工作面的生产，增加了工

5） 支架底座设计成船形结构，移架时可以减小

阻力,使支架不容易扎底。人的劳动量⑶。因此，提出一种自移式大采高综采工 作面巷道用超前支护液压支架,以提高支护效率,保

证井下安全、稳定、高效运转。6） 支架安装完成后，中间留有较大的通道，方便 工人行走及物料运输。1自移式超前支护液压支架结构及工作原理自移式超前支护液压支架主要由单架、推移油 缸、阀组、胶管、横联油缸等组合而成，如图1所示，

2支护工艺1） 第一组超前支架降架一定高度，拉架千斤伸 出活塞杆，支架前移一个步距，升架达到初撑力，完

成第一组超前支架的前移;第二组超前支架收前梁， 降架,拉架千斤伸出活塞杆，支架前移一个步距,升

整体参数如表1所示。架达到初撑力，展开前梁,完成第二组超前支架的前

移。如果遇到巷道顶板条件较差，超前支架也可采用 左右迈步式前进,即左移右支，或左支右移。2） 当采煤机割透机头时，第三组超前支架将两 端前梁收回，降架，拉架千斤收回活塞杆，支架前移 一个步距,升架达到初撑力，展开两端前梁,完成第

1 一单架;2—推移油缸;3—阀组;4一胶管;5—横联油缸

图1自移式超前支护液压支架外形图三组超前支架的前移。1） 每组支架都由相互的左、右两架连接而 成，便于运输、安装、维护。3） 端头的3架工作面支架同时伸出推移杆，向 前推移转载机一个步距。2） 为了保证超前支架的稳定性，支架均设四连

杆机构和防倒机构。收稿日期:2018-12-204） 端头的工作面支架降架，收回推移杆，拉端头 工作面支架，前移一个步距。5） 采煤机机头进刀开始割煤，向机尾方向，完成 一个循环。3受力分析3.1顶梁受力分析最危险状态是顶梁中间集中加载工况下，顶梁

作者简介：袁磊磊（19—）,男，本科，毕业于太原理工大学机 械设计制造及其自动化专业，助理工程师，主要从事煤矿机械

方面的现场实践与研究。2019年第1期袁磊磊：自移式大采高综采工作面超前支护液压支架的分析• 107-中间位置易岀现损坏情况。如图2所示，顶梁两柱窝

强度分析,查看是否满足要求。对称中心处A-A为危险断面，以此进行强度计算⑷。4 Pro/Engineer 的应用Pro/Engineer是由美国参数技术公司(PTC)开发

的一种CAD/CAM/CAE 一体化的三维操作软件。

Pro/Engineer软件最大的特点是参数化，并且采用了 单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，其采用 模块化方式,具有草绘、零件、组件、制造、绘图等多 种模块，用户可以根据自身的需要进行选择安装。

M=FL.

(1)Pro/E基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成 式中:F为立柱工作阻力,kN；£为柱窝到A-A断面 到一起，实现并行工程设计，是当前机械产品设计领 距离,mm;M为弯矩,kN・mm。域应用最广泛的三维设计软件之一帧。其超前支护最大应力：麻地皿/兀，

(2)(3)

n=[a]/a„^. (4)式中：/为抗弯截面模量为空心矩形截面

外宽,mm;H为空心矩形截面外高,mm;b为空心矩 形截面内宽为空心矩形截面内高.mm; 图3超前支护整体三维图为最大应力，MPa;n为安全系数。5结论经过计算，查看顶梁安全系数是否符合设计要求。

运用超前支护液压支架对综采工作面巷道进行 3.2底座受力分析超前支护，既能有效解决工作面顺槽支护强度低、工

底座的两个柱窝处以及中间部位三个截面为底 序繁琐等问题，又能减轻工人劳动强度，提高生产效 座受力危险截面，以其进行力学计算分析，以底座两

率,保证井下安全、稳定、高效运转，从而实现节能降

端为支点。力学平衡方程为：耗、减人提效，提高矿井经济效益。因此，较原有单体

Ft+Fi+F+F=0.

(5)液压支柱支护，该项目具有明显的技术竞争优势。FiS+MS2+S3)+FS3=O .

(6)参考文献式中:F为柱窝处的受力；片为底座最左端的反作用

[1] 倪兴华，苗素军,杨永杰.综放工作面端头及顺槽超前液压支架

力;F2为底座最左端的反作用力；S为底座的总长 支护技术[M].北京:煤炭工业出版社,200&度;S|为左柱窝距离底座最左端的长度;S2为两柱窝 [2] 刘志刚.超前支护液压支架在井下的应用[J].煤矿机械,2018

(5):123-124.之间的中心距;S3为右柱窝距离底座最左端的长度。[3] 王永安.综放面端头自移式超前支护液压支架的设计研究[J].

则前后柱窝的弯矩为：煤矿机电,2008(3):75-76.MMSi. (7)[4] 戴少度.材料力学[M].北京:国防工业出版社.2000.M2=F2S3. (8)[5] 姚贵英.卞是，崔汉涛，等.应用Pm/E和ANSYS软件设计液压

可知柱窝弯矩最大处是哪个柱窝，固对其进行

支架的凡点探讨[J].煤矿机械,2008(3): 174-175.(编辑:李媛)Analysis of Hydraulic Support in Advance Support of Self-moving

Fully Mechanized Face with Large Mining HeightYuan Leilei(Coal Machinery Manufacturing Research Institute of Shanxi Coal Group, Jincheng Shanxi

048006)Abstract： Based on the present situation of advanced support in some large domestic fully mechanized coal mining face, a hydraulic support for advance support of fully mechanized coal face is designed through 3D modeling, strength

checking and so on. The equipment has some outstanding advantages. It can solve a series of problems in single column support technology.Key words： advanced support hydraulic support; strength check; outstanding advantages; support technology