04-大采高液压支架三级护帮结构及动作原理-煤矿开采2017年第3期

大采高液压支架三级护帮结构及动作原理

刘成峰1，

2

（1.天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京100013； 2.煤炭科学研究总院开采研究分院，北京100013）

［摘要］分析了不同护帮结构形式的结构特点，结合大采高综采支架实例，确定了合理的护

帮长度，在此基础上，研究了大采高液压支架三级护帮合理的结构，介绍了其具体动作原理。实践证明，该结构能够对特厚煤层超大采高工作面煤壁进行有效防护。

［关键词］

液压支架；三级护帮；护帮结构；伸缩梁

［中图分类号］TD355.41

［文献标识码］A

［文章编号］1006-6225（2017）03-0034-03

Three Level Side Protection Structure and Movement

Principle of Hydraulic Support with Large Mining Height

LIU Cheng-feng 1，

2

（1.Coal Mining ＆Designing Department ，Tiandi Science ＆Technology Co.，Ltd.，Beijing 100013，China ；

2.Mining Institute ，China Coal Ｒesearch Institute ，Beijing 100013，China ）

Abstract ：The structure characters of different side protection structure form were analyzed ，based on example of fully mechanized

mining supporter with large mining height ，based on it ，reasonable structure of fully mechanized mining supporter with large mining height was studied ，it introduced its movement principle.The practical showed ，the structure could proved an effective protection for working face with large mining height and extra thickness coal seam.

Key words ：hydraulic support ，three level side protection ，side protection structure ，extensible beam

［收稿日期］2016－12－07

［DOI ］10.13532/11－3677/td.2017.03.011［基金项目］国家重点基础研究发展计划（973）资助项目（2014CB046302）：深部围岩自适应支护原理及系统创新理论；天地科技公司研

发项目（KJ －2014－TDKC －03）：8m 超大采高综采总体配套模式与关键技术可行性研究。

［作者简介］刘成峰（1973－），男，山西阳泉人，工程师，硕士，现从事液压支架设计工作。［引用格式］刘成峰.大采高液压支架三级护帮结构及动作原理［J ］．煤矿开采，2017，22（3）：34－36.

近年来大采高综合机械化开采技术在我国发展

迅速，逐渐成为我国7m 以上厚煤层主要开采方法之一，目前最大开采高度已达8m 。随着采高的加

大，煤壁发生片帮几率也随之加大。煤壁片帮极易诱发端面冒顶，二者相互影响，形成恶性循环，使工作面开采条件进一步恶化，从而引发顶板安全事故，不仅影响大采高综采工作面的正常生产，而且

还威胁生产人员人身安全。因此，控制和预防煤壁片帮是大采高工作面能否成功开采的关键。实践表

明，合理的护顶、护帮机构可在一定程度上控制煤壁片帮、防止端部顶板冒落。1护帮结构形式1.1

护帮结构形式介绍

目前大采高液压支架常用3种护帮机构，分别为单护帮板机构（图1）、伸缩梁带护帮板连体结构（图2）、伸缩梁与护帮板分体结构（图3）。其中，伸缩梁带护帮板连体结构是指护帮板安装在伸缩梁前部，伸缩梁伸出时护帮板随之一起伸出；而

伸缩梁带护帮板分体结构是指护帮板安装在顶梁前部，伸缩梁与护帮板分开动作，即伸缩梁伸出时护

帮板不随之一起伸出。

研究表明［1］，伸缩梁和护帮板分体式护帮机

构对抑制煤壁片帮更为有利，防片帮效果较好，主要表现是伸缩梁主要对端面顶板进行防护，而护帮板则对煤壁稳定性进行维护，两者分开动作实现了功能分开，操作时更为自由；同时避免了连体式结构由于伸缩梁前端重量较大，伸缩梁全部伸出时，伸缩梁前端容易下垂，伸缩梁接顶性差，基于以上考虑，决定采用伸缩梁和护帮板分体式护帮结构

。

图1

单护帮板结构

1.2

护帮长度确定

研究表明［2］，硬煤在顶板压力作用下煤壁发生正弦波式的弯曲变形，距底板0.65倍采高处煤

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3第22卷第3期（总第136期）

2017年6月

煤矿开采COAL MINING TECHNOLOGY

Vol.22No.3（Series No.136）

June

2017

中

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图2

伸缩梁与护帮板连体结构

图3伸缩梁与护帮板分体结构

壁侧向位移最大，此处将首先失稳。因此，护帮长度应不小于最大采高的0.35倍。6.5m 以下大采高液压支架，目前多采用二级护帮结构，具体结构如图4所示。以红柳林7m 大采高综采液压支架为例，其最大采高6.8m ，易知护帮长度应不小于

2.38m 。图5为三级护帮结构形式，对比图4、图5可知，三级护帮结构的有效护帮长度明显大于二级护帮结构，护帮高度

3.26m ，有效护帮长度即护帮

板与煤壁接触高度达2.25m ，护帮优势明显。图4

二级护帮结构形式

图5

三级护帮结构形式

2三级护帮板动作及控制原理

较二级结构而言，三级护帮结构动作较为复

杂，其动作顺序要求在采煤机割煤经过支架后

（图6），伸缩梁应先伸出，以维护端面顶板；随后一级护帮板带动整体护帮机构打开，当二级护帮板与煤壁接触后（图7），一级护帮板将继续上挑，使二级护帮板完全贴合煤壁（图8），最后三级护

帮板打开（图5），实现对煤壁的防护，防止煤壁片帮。当完成推溜，要拉架时，其动作顺序要求与护帮机构展开时顺序相反，首先三级护帮板收回（图8），随后一级护帮板带动整个护帮机构收回（图3），最后收回伸缩梁（图6）。

图6

采煤机割煤经过支架后状态

图7

伸缩梁伸出二级护帮板接触煤壁状态

图8

伸缩梁伸出二级护帮板贴合煤壁状态

要实现上述护帮机构动作顺序要求，必须对护帮机构液压控制原理重新进行设计。一、二、三级护帮千斤顶均需要进行位置控制，因此每个护帮千斤顶需设计液控双向锁。其中，伸、收一级护帮千

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