异型巷道立式导向杆机构超前支架设计研究.pdf

表1设计结果比较 6结语 采用Visual Basic语言编制的液压支架小四连 杆计算机辅助设计程序能够快速、准确、直观地进 行机构优化设计和力学分析。 考虑多适应性，程序 不但可以进行小四连杆机构辅助优化设计，还可以 对同类型任意四连杆机构进行运动分析和力学计 算。 参考文献 ［1］王国法.液压支架技术［M］.北京煤炭工业出版社，1999. ［2］陈立周.机械优化设计方法［M］. 3版.北京冶金工业出版社，2005. ［3］叶元烈.机械优化理论与设计［M］.北京中国计量出版社，2000. ［4］孙晓斌,肖人彬，周济.变参数四杆机构的应用［J］.华中理工大学 学报，2008（12）66-69. 作者简介 王本林（1980-），山东临沂人，工程师，现在煤炭科 学研究总院太原研究院从事液压支架科研设计工作， 电子信箱 wangbenlin. 责任编辑王海英收稿日期2010－07－05 参数 L1/mm L2/mm xK0/mm xQ/mm yQ/mm Lc1/mm 现设计 215 240 -145 1 125 160 1 218.3 原设计 190 245 -175 1 165 215 1 283.8 参数 Lc2/mm F1/kN F2/kN F/kN MO/kNm 现设计 782.6 261 -510 164 29.2 原设计 824.8 211 -467 132 27.3 煤矿机械 Coal Mine Machinery Vol.32No.01 Jan. 2011 第32卷第01期 2011年01月 0引言 为减轻工人劳动强度，实现较高的支护效率， 本文提出一种立式导向杆机构超前支架， 满足大 倾角、 倾斜顶板异型巷道的支护要求， 并已在多 个煤矿成功实施， 取得了显著经济效益和社会效 益。 1异型巷道超前支架选型基本要求 针对煤矿现有单体支柱支护方式以及其他超 前支架支护方式，分析地质条件、现有支护方式和 支护设备存在的问题，选择适应能力强，抗水平力 大，转载机过机空间大，适应性强的支架，克服支架 易倾倒、抗侧向力差、转载机过机空间小，对底板较 软地质条件适应有限等问题。 按照有关煤矿安全规程，超前支护至少要大于 20 m。 超前支架应具有安全工作空间，支护效率高， 移架方便、快速，与转载机等配套关系简单、可靠。 2新型超前支架技术参数和结构特点 2.1支架技术参数 型号ZTC4200/24/43型异型巷道超前支架组 型式立式导向杆机构超前支架 高度最低最高/m2.44.3 宽度最小最大/m1.651.85 底座左右中心距/m1.84 初撑力/kN3 958 工作阻力/kN4 200 支护强度/MPa0.470.52 对底板平均比压/MPa0.98 泵站压力/MPa31.5 操作方式手动操作 2.2结构特点 异型巷道立式导向杆机构超前支架设计研究 贾一， 李炳涛， 张守祥 （中煤北京煤矿机械有限责任公司， 北京102400） 摘要 分析了我国煤矿目前对顶板倾斜工作面异型巷道支护的现状及其存在的问题， 设计 开发了适应顶板倾斜工作面的异型巷道超前支架，填补了国内外在该领域的空白，并在矿山应用， 效果良好。 关键词 顶板倾斜工作面； 异型巷道； 超前支架； 立式导向杆机构 中图分类号TD355文献标志码A 文章编号1003 － 0794（2011）01 － 0021 － 02 Study of Prepositive Support with Upright Oriented-pole Framework in Abnormity Laneway JIA Yi，LI Bing-tao，ZHANG Shou-xiang China Coal Beijing Coal Mining Machinery Co., Ltd., Beijing 102400，China AbstractThe actuality and problem of the support inabnormity laneway were analysed. The prepositive support that can adapt abnormity laneway was developed. This research supply a gap in this field in our country and oversea, the application effect in mine is all right. Key wordsworking face with declining top ply；abnormity laneway；prepositive support；upright oriented- pole framework 21 第32卷第01期Vol.32 No.01异型巷道立式导向杆机构超前支架设计研究贾一，等 ZTC4200/24/43型异形巷道超前支架共前后5 组，每组主要包括顶梁、底座、立柱、导向杆及侧护 壁装置，如图1所示。 图1异型巷道超前支架图 1.侧护壁2.侧护壁千斤顶3.顶梁4.立柱高侧 5.转载机6.立 柱低侧7.导向杆8.底座9.推移千斤顶 （1）顶梁一侧的支撑高度大于另一侧的支撑高 度，其适应顶板倾角可达38～43； （2）在支撑高度低的一侧的顶梁与底座之间设 有导向杆，该导向杆共3个，分别布置于支撑高度 低的一侧的2根立柱之间及外侧。 导向杆的上端与 顶梁铰接，下端插入到底座的导向箱体中，导向装 置既能起到导向作用，又能克服来自顶板的侧向来 压； （3）在低支撑侧的顶梁外侧还铰接有侧护壁装 置，通过侧护壁千斤顶支撑，其下方的空间作为井 下的行人通道。 在支架高支撑侧也设置有2个立 柱，并且该侧不设置导向杆； （4）底座整体结构分左右布置，两侧为箱型。 在 支架低支撑侧的底座箱型较高，用于上述导向杆的 行程通道。 同时，该箱型采用类似推移杆杆头形式 的包焊，结构强度高，抗压性强。 左右两侧的箱型通 过整底板及厚度120～200 mm的箱型结构连接，转 载机便在此箱底板上前移，减少了直接坐落于顺槽 底板上的前行阻力； （5）前后支架顶梁之间设置防倒机构装置。 3关键技术及创新点 （1）超前支架对倾斜顶板的横向适应性 本文所述异型巷道，通俗地说就是由于采煤工 作面的倾斜，顺槽上部起了个楔形顶，这就要求支 架在垂直于其行进方向上即横向，立柱在近似垂 直于底板的同时，还要倾斜地撑紧支架顶梁，从而 支撑顺槽顶板，通过结构与机构连接，本超前支架 实现顶梁对倾斜顶板的横向适应性达38～43。 （2）支架的斜向支撑稳定性 由于顶板倾斜，支架支撑顶板产生的反作用力 或顶板来压产生的矿压必然产生水平力，势必对支 架的稳定性构成考验，为此，采用“强力立式导向杆 机构”，以克服水平力来保证支架的稳定性。 该机构 是在支架低支撑的一侧、两立柱外侧及之间，设置 了强力立式导向杆，导向杆可以在底座箱体内上下 滑动，起到了导向作用；当顶板侧向来压时，也有效 地保证了支架的稳定性，避免支架发生倾倒。 （3）长距离支护巷道顶板 本超前支架采用5组，使得总支护距离超过20 m， 可有效支护工作面与巷道三角区矿压较显现的顶 板，彻底替代了单体支柱支护方式。 同时，当需要增 加或减少支护距离时，可以通过增、减单组支架数 量进行调整。 （4）超前支架的拉移方式 当多组支架共同支撑时，相邻2个支架之间设 有推移千斤顶串联连接，采用“前推后拉”的方式使 支架前移及拉进。 采用“前推后拉”方式，既保证支架不失稳，又 保证转载机不被动受力。 现有技术中的超前支架的 移进形式大多是通过支架的推移千斤顶与转载机 连接，当转载机前移后，将推移千斤顶空行程拉出， 然后推移千斤顶上腔进液，将支架拉进，此种结构 形式最大的缺点就是支架与转载机连接后，拉架是 以转载机为固定点，转载机的槽帮受力，从而影响 转载机的使用寿命，本文中的超前支架“前推后拉” 的结构特点则克服了通常超前支架的上述缺点。 （5）左右工作面适应性 当左右工作面倒面时， 仅需将支架整体旋转 180，侧护壁调转位置即可，具有左右工作面互换性。 4结语 （1）该异形巷道超前支架，适应顶板倾角可达 38～43。 填补了顶板倾斜大倾角工作面的巷道超前 支架支护空白，属科技创新型技术及产品； （2）超前支架较好地解决了工作面封矸、行人、 架前顶板维护、设备推进等问题； （3）异型巷道超前支架的应用，代替了采用人 工单体支柱的形式，不仅提高了采煤工作面的推进 效率、提高了产量及操作的安全性，而且降低了人 力成本； （4）由于超前支架的支护面积大，支护强度高， 从而大大提高了顺槽区域的安全性，为煤矿井下生 产带来了宽敞的作业空间； （5）该型超前支架结构简单可靠、重量轻、移架 方便、稳定性好、适应性强，已在宁夏等矿区推广应 用多套，使用效果良好，获得了较好经济效益和社 会效益，具有极大推广应用前景。 作者简介 贾一（1979－），河北唐山人，室主任，工程师，现从 事液压支架的设计开发工作，电话010-69313201-8693，电子信箱 jy7918. 责任编辑王海英收稿日期2010－08－20 321 上槽帮 54 7 8 9 前架后架 主视图 38运输巷道断面图 转载机 中心线 俯视图 A A-A 38 6 22