放顶煤液压支架的创新与发展

放顶煤液压支架的创新与发展

摘要：随着我国煤炭放顶技术的进步，液压支架取得了许多创新成果。液压支架从进口到自行设计、制造、功能、质量和可靠性都在快速发展。分析了上液压支架的创新成果，揭示了放顶煤液压支架发展的最新趋势。

关键词：放顶煤；液压支架；煤矿开采

过去几十年放顶煤技术的长期发展极大地消除了高位与中位放煤。当前，我国主要采用低位放煤技术，液压支架提供正四与反四连杆四柱、两柱掩护式与单摆杆支架。这种集中支架的研究可以发挥独特的作用，产生良好的效果。液压支架的研制和应用大大改善了燃煤机械化。液压支架主要由液压和金属结构组成。高压液体是动力源，主要用于支撑、切顶、移动机架和滑动传送带。液压支架在性能、稳定性、速度、安全性等方面具有明显优势。主要由液压支架和输送机组成的综合机械化提高了采煤的生产，提高了生产率，降低了人工成本，在煤矿生产方面发挥了重要作用。

一、放顶煤液压支架的创新

伴随着放顶煤技术的进步和发展，低位放煤技术成为我国综放开发的主流。放顶煤液压支架对综放开采非常有用，其实际应用范围广泛。

1.正四连杆柱液压。在综放工作面中，其应用和发展前景十分广阔，其优点显而易见。它的优势体现在稳定性强、可支护性强、产量高、操作能力强、人性化强等方面。但是，此类支架的问题是，前后立柱承受的力不均衡，并且难以有效利用其支护能力。这一问题放煤在拔牙方面尤为严重。一旦牵引问题被发现，会严重影响工作面的推广。

2.反四连杆。其属于中国自主研制的类型。相比正四连杆柱液压，此支架可以调整和提高前后立柱的应力，具有良好的力学性能，可以扩大放煤空间，还可

以调整人行道的顶煤高度。人行道因顶出高度而异。一旦遇到强大的阻力和结构

布置，这种支架在综放过程中发挥了关键的过渡作用。

3.单摆杆。在中小型煤矿，使单摆杆用单摆杆液压支架较为常见。其好处是

投资规模小、重量轻、易于使用，从而有效地提高了采矿机械化程度。这些支架

的缺点是软顶煤控制水平低，支架稳定性和强度差，无法进一步改善空间。在煤

矿中，这些支架是轻型支架。

4.掩护式两柱。一般情况下，放顶煤液压的后端连接到掩护梁，尾梁连接到

掩护梁后端，底座通过连杆连接到掩护梁。对于轻型支架，支架液压支承的顶梁

和掩护梁构成一个整体。尾梁连接到顶部梁的背面，底部通过连杆连接到顶梁。

二、放顶煤液压支架的创新发展

1.大采高液压。厚度在14~20米之间的煤层通常需要全高和大采高综放。发

展高质量液压支架及相关设备，厚度高达20m，生产能力高达1000万t/a，其一，大采高综放技术。支架的工作强度会增加。实践表明，提高液压支架会导致围岩

的横向层大幅增加，矿压增大。大采高5.0m解决了作业阻力问题，提高了支架

前后的稳定性，提高了旋回转转能力，满足了液压支护的要求。第二，煤壁片帮

控制。提高液压支架初始承载力，改进了顶板的支撑措施，降低了顶板对煤的垂

直压力，保证了煤壁完整性，有效消除了片帮。同时，顶板及时得到压力支承，

以减少煤壁片帮，避免煤壁片帮程度，此外，将护帮板安装在煤壁附近可提高侧

向约束力，从而减煤壁片帮程度。在异常情况下，煤壁片帮控制是可能的。冒顶

工作面，可以降低开采高度，煤壁加固，降低深度，提高废物风险运行速度，降

低片帮程度。如果条件允许，可以选取俯斜开采。其三，大采高液压支架。对于5.0米高的液压支架优化方孔参数化四连杆，增加初始支架力，延长中心距，减

小径向与轴孔之间的距离，前梁缸径增加，提高大采液压的稳定性，二级护帮的

采取；其四，中通式与双前后连杆液压，具有空间和可靠性优势。5.0米高高度

抽取式液压支架通过在前、后两个连杆液压支架，提高了支架的抗扭能力。前后

后双与前双可防止传统液压支架后单与前双出现问题，大大提高前后刚度，减少

连接变形，减少掩护梁与顶梁之间的偏移，并提高稳定性。此外，前面和后面连

杆都有较大的人行道，维修人员可以直接通过人行道到达支架的后面。同时操作

人员通过通道观察放煤状况，提高回采率和准确性；其五，抗冲击立柱选择。大

量经验表明，大采高液压支架在冲击载荷工作中受到影响。抗冲击性强的立柱是

确保工作空间效率和安全性所必需的。要提立柱强度，增加外缸外径和中心缸壁厚，旁路安全阀设置，提高安全阀流量。如果支持产生负荷影响，快速迅速泄液。最大限度地提高缓冲区容量，提高缓冲能力。

2.直线型与分体组合式。由于煤矿开采深度增加，大多数矿山仍然含有许多

煤柱、小煤段和边角煤。如果有正常的工作面，就很难回采与综采。如果使用大

型合成设备，就很难适应边角煤，也很难充分利用所需的效率。对于中小型煤矿

来说，选择大型设备必然受到交通通道狭窄的限制。为了满足中、小型煤矿的井

口生产需求，开发了直线型与分体组合式液压支架，广泛应用于西山、新疆等矿区。首先，支架功能。支架会分顶梁与尾梁、底座与护帮板，以避免顶部板不规

则引起的偏心荷载。顶部梁与基座连接，前后拉杆与连接箱。第二，适应性和稳

定性。作为垂直线，支架轨迹受力是理想的。在井的实际工作状态下，支架结构

非常复杂，顶板压力作用的位置和大小以及顶板与顶板梁之间的接触会随机变化。同时，支架会在不同的方向和大小上承受水平荷载。对于分体式的顶部梁的缺陷，单片顶梁顶部梁长宽比值较高，顶部板与顶部梁接触，底部板与底部板与线接触。因此，分体式具有很大的适应性。此外，分体式支架的前后立柱之间安装伸缩箱，上部梁的铰链点靠近与伸缩箱结合的力的作用点，大大提高了结构承受弯矩和扭

矩的能力。与四连杆相比，分体式支架伸缩箱的强度大幅度降低，有利于降低支

架质量，大大提高纵向稳定性。

三、放顶煤液压支架发展方向

成套设备的开发为煤炭的高效生产和更安全的使用创造了条件。因此，煤炭

开采的全面机械化在全国范围内广泛应用于煤矿开采。此外，开发新型智能顶煤

液压支架将是今后发展的方向，主要从以下两个方面着手:

1.智能识别系统的研制。当前，智能综艺工作面主要可以远程或地面控制，

但影响智能综放工作面建设的是智能综放在放顶煤过程中无法实现智能化识别，

需要手动干预。该系统的设计是安全、有成效和在时间、产量和安全方面有效的，在加强地矿井全方面发挥着关键作用。