小纪汗煤矿中厚煤层液压支架的选型与研究.pdf

万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 目 录 I 目 录 1 绪 论 ..................................................................................................................................... 1 1.1 研究背景及意义 .......................................................................................................... 1 1.2 液压支架的发展现状 .................................................................................................. 1 1.2.1 国外液压支架发展及现状 .............................................................................. 2 1.2.2 国内液压支架的发展及现状 ........................................................................... 2 1.3 国内外液压支架差距 .................................................................................................. 3 1.4 选题的目的和意义 ...................................................................................................... 4 2 液压支架介绍 ......................................................................................................................... 5 2.1 液压支架的分类 .......................................................................................................... 5 2.2 液压支架的结构和应用 .............................................................................................. 7 2.2.1 液压支架的结构 ............................................................................................... 7 2.2.2 液压支架的应用 ............................................................................................... 9 2.3 液压支架工作原理 .................................................................................................... 11 2.4 本文研究的主要内容 ................................................................................................ 12 3 液压支架立柱的选型与设计 ............................................................................................... 13 3.1 液压支架立柱作用 .................................................................................................... 13 3.2 液压支架立柱工况与受力分析 ................................................................................ 13 3.2.1 本课题液压支架介绍 ..................................................................................... 13 3.2.2 支架支护强度计算 ......................................................................................... 14 3.2.3 立柱现场工作条件 ......................................................................................... 22 3.2.4 受力分析 ......................................................................................................... 22 3.3 立柱设计 .................................................................................................................... 27 3.3.1 支护面积的确定 ............................................................................................. 27 3.3.2 支护强度的计算 ............................................................................................. 27 3.3.3 立柱技术参数的确定 ..................................................................................... 28 3.4 本章小结 .................................................................................................................... 29 4 液压支架四连杆机构选型与设计 ....................................................................................... 30 4.1 四连杆机构的作用 .................................................................................................... 30 4.2 几何作图法设计四连杆机构 .................................................................................... 30 4.3 液压支架四连杆受力计算 ........................................................................................ 36 4.4 本章小结 .................................................................................................................... 38 5 建模与有限元分析 .............................................................................................................. 39 万方数据 目 录 II 5.1Solid Works 软件介绍 ................................................................................................ 39 5.2SolidWorks 建模 ......................................................................................................... 39 5.3Simulation 对关键部件有限元分析 .......................................................................... 42 5.3.1Simulation 软件简介 ....................................................................................... 43 5.3.2 关键部件的有限元分析过程 ........................................................................ 44 5.3.3 仿真结果汇总 ................................................................................................ 48 5.4 本章小结 .................................................................................................................... 54 6 结论 ....................................................................................................................................... 55 致谢 .......................................................................................................................................... 57 参考文献 .................................................................................................................................. 58 万方数据 1 绪 论 1 1 绪 论 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。本章是通过介绍国内外液压支架的发展发展现状，进而提出了本课题的研究 目的和意义，并对本研究的主要工作进行了概括。 1.1 研究背景及意义 就地球现阶段能源使用情况而言，煤炭在其中充当了最主要的角色，这主要是由于 煤炭这项资源自身的性质而决定的在全球各地都存在着大量存储量、且能够以较低的 成本进行开发。在能源需求越来越大的今天，新型能源的开发和使用并不能满足全球各 地的需求， 因此对于煤炭的需求量大大增加， 在供不应求的状态下使其价格不断攀升[1,2]。 根据调查研究显示，我国一次性能源产业中，煤炭占据了其中的一大半，并且比例随着 能源需求的增加而不断增加，在2008年一年内，煤炭总产值已经超过一万亿元，在一 次性能源中占据多达三分之二的比值。 我国的一次性能源储量丰富，尤其是煤炭，根据专业技工预估，我国国内煤炭存储 量应该在15000亿吨左右，目前在全世界国家中排名第三位，然而我国开采则存在产量 和效率低下，尤其是对于特厚煤层的，开采过程中并不能保证较高的安全性。虽然随着 煤炭采集需求的增加，越来越多的开采点已经开始尝试分层开采技术，但是成本并不能 得到良好控制，使得效率受到了限制[3]。 在分层开采的过程中，对于煤层的安全支撑是一个重要的环节，因此液压支架就称 为了分层开采技术中不可或缺的一种工具，液压支架的结构特点能够在极大程度上制约 开采过程的效率。在目前对于液压支架的研究中，主要针对其顶梁结构进行分析，通过 动力学研究来对其进行优化，这也是目前液压支架改进的主要方向。在常用的液压支架 中，结构往往都是相似的，将四连杆来作为支架的主要骨架，在稳固结构的同时发挥良 好的力传导作用。所以说，对液压支架结构进行优化，往往需要首先对四连杆结构进行 充分的分析和研究。如果对四连杆结构优化得当，整个液压支架就可以在获得更高的运 作性能的同时也起到降低成本的效果，对提高开采投资效率起到重要的作用。所以说， 现阶段将主要研究方向设置为四连杆结构是很有必要的[2,4]。 1.2 液压支架的发展现状 在煤矿开采过程中，由于其独特的工作环境，因此安全问题一直都是各开采部门所 首先倡导的，而安全支护正是其中的重要保障。电液控制型液压支架的出现和发展，从 根本上改变了井下工作方式，迅速提高了煤炭的生产效率，同时大大提高了生产的安全 万方数据 西安科技大学工程硕士学位论文 2 性。液压支架电液控制系统是目前液压支架最先进的控制方式，综合运用计算机、通信 网络传感、机械、电子、控制等技术于一身。将原来的人为操作改为自动控制、程序化 操作，它按采煤工艺能够全面的对综采工作面液压支架实现监测和控制，使液压支架与 其他机采设备稳定协调运行，大大的提高了生产效率。然而，我国这项技术上的自主化 设计发展缓慢，主要设备一直依靠进口。近期我国煤炭机械制造企业和煤炭生产企业对 液压支架电液控制系统的国产化高度关注，大力开展了研发工作。 1.2.1 国外液压支架发展及现状 在煤矿开采工作中，美国无疑有着最先进的技术，从上个世纪九十年代开始出现的 乳化液泵站就正是美国所研发的结果，这项最新的成果能够有效提升压力和流量，对于 支架推进起到良好的加速，每分钟之内能够推动高达 10 架。在这之后所出现的两注掩 护式液压支架更是具有接近百分百的可用率，在平均阻力 6470KN 的工作状态下能够拥 有 108 年的工作寿命。 在澳大利亚的煤矿开采工作往往具有较高的集中程度，其液压支架所承受的平均阻 力更高，为 7649KN。将这种一井一面的开采方式和对应的液压支架结合，曾在尤兰矿 达到 41. 3 万吨的日产量，成为整个澳大利亚煤矿开采的最高值，到现在为止，该矿区依 然能够达到 56 千吨的班产量。 1.2.2 国内液压支架的发展及现状 目前国内液压支架的设计、制造和使用中，新产品在不断的改进和研制中，各式新 产品简介如下 1、前连杆的油缸的液压支架 在这种类型的液压支架的结构设计中，通过自身独特的方式来对支架所承受不太大 的水平力进行了克服，主要就是通过四连杆机构来进行实现的。但是当水平力达到一定 数值时，不能让压。因此，在计算液压支架各部分的安全系数时，对于掩护梁和前后连 杆要进行单独处理，在其他部件的系数基础上，应有两成的增幅。 对于油缸而言，由于其安全阀既存在于上腔，又存在于下腔，因此油缸可以在水平 力超过某一数值时进行让压，从而保证平衡建立，因此在安全系数设置过程中，为了减 轻整体质量，可适量对其系数进行降低处理。 2、沿顶板移架的液压支架 这种液压支架拥有其独特的结构，使其移架方式有所不同，并不通过底板来实现， 而是将底座进行提起的方式来达到操作目的，从而能够在破碎顶板情况下进行正常操 作。该种液压支架的底座质量往往较小，并设计为底靴式，可使用千斤顶来将支架进行 连接。 万方数据 1 绪 论 3 3、使用特种条件下的液压支架 （1）在煤层厚度较高时，使用特厚煤层一次采全高液压支架；（2）为了提高回采 率，减少夹矸影响而使用的新型放顶煤液压支架；（3）为了适应水采环境，在其中承 担重要支护工作的水采支架；（4）当顶板压力超过一定限度时，就需要更换为重型支 架；（5）为了适应无人采煤工作、提高开采效率而使用的新型端头支架；（6）大倾角 工作面支架，为适应煤层倾角小于 45 度的工作面。 4、液压支架结构改进方向 （1）轻型化，液压支架自身在开采工作中就起到安全防护作用，但是若支架自身 过重，就会给开采工作带来额外的安全压力，因此将结构简化是目前涉及的趋势之一， 就表现为液压支架轻型化；（2）标准化，为液压支架制定不同规格的标准，使得同一 种类的支架能够对不同的煤层情况进行防护工作；（3）材质强化，通过选择强度等级 更高的材料来对支架整体结构进行优化，在目前而言，对于合金结构钢的选择比较多， 能够在保证强度不变的情况使得支架整体的重量减小，同时在设计过程中应当将成本和 材料强度进行综合考虑，以获得最佳的性价比；（4）高压化，即通过对阀进行设置， 通过提高内部压力的方式来减小油缸的体积[3]， 这种处理方式也有利于减小结构质量[5]。 1.3 国内外液压支架差距 大约在四十五年前采煤工作面使用的是木质结构的支柱。随着刨煤机、钻削式和滚 筒式采媒机等机械化设备的出现，木质支柱既不能对顶板提供足够的支护阻力，无法满 足连续采煤的要求。于是，刚性木支柱逐渐被可伸缩液压支柱所代替，并与铰接顶梁结 合在一起实现支护采煤工作面。 50 年代末， 为保持顶梁端点相对于煤壁做近似的直线运动， 在原有基础上进行了三 个主要的改动 1、利用支座本体进行滑架，即利用千斤顶沿滑架将并排的液压支座底架向前移动 一个位置； 2、采用伸缩顶梁，当立柱升高时，顶梁里的千斤顶将顶梁伸出，保持顶梁端面距 开采面间距基本不变； 3、四连杆机构的设计 在最近几十年中，随着我国国内煤炭开采工作的重要性不断凸显，对于液压支架的 研究投入也不断在增加，虽然我国现在生产的主流液压支架已经经过多次换代和改良， 但是与国际先进水平之间仍然有着不小的差距。虽然在型号的全面程度和功能的实现上 能够做到与其他国家相差无几，并且在有些方面国产液压支架有其独特之处，例如在特 厚煤层的环境下适用的铺网支架、端头支架等都有着其值得借鉴的地方，但是从另一个 角度来讲，虽然国产支架能够将各种功能都实现，但是在自身技术水平上还存在大量不 万方数据 西安科技大学工程硕士学位论文 4 足，例如材料强度不足，耐压能力和屈服极限都远远低于国际平均水平；可靠性差，对 于其中的控制结构技术水平不足；工作阻力低等[6,7,8]。 从国际化发展趋势来看， 我国国内的液压支架研究也必将朝着对应的方向发展， 即 高速移架、高强度材料、电液控制和高技术含量。对于特殊开采环境应对移架能力进行 合理增加。另外，也需要研发出高压大流量乳化液泵站，能够产生至少 MPa40 的压力、 达到 min/400L 的流量水平，这样才能提高移架速度，满足开采需要；同时，应当使用 环形和双向供液技术，通过对于足够初撑力的保障来使支架承受更大的压力，使得支架 能够准确进行接顶； 缸的直径增加必将成为趋势， 在目前的基础上朝着 mm360 的目标而 继续发展，对支架的额外用途进行合理开发，将支架发展为多功能的部件[9-18]。 1.4 选题的目的和意义 在液压支架的发展过程中，四连杆机构的出现成为了其中的里程碑，这标志着液压 支架已经能够克服了液压支架的横向应力的不足之处，通过力学特性的优化来使得整体 结构更加稳固。四连杆机构在很长一段时间的实践当中取得了显著的效果，相比于其他 结构有着巨大的优势，是目前为止最重要的液压支架组成部件。 因此，本文着重分析液压支架的立柱和四连杆机构，对其的设计与分析进行设计并 通过有限元分析软件进行动力学和运动学分析，对小纪汗煤矿设备选型方面提供依据， 同时对于后期设备使用过程中设备维修和保养提供理论依据。 万方数据 2 液压支架介绍 5 2 液压支架介绍 液压支架以液压为动力实现升降、前移等运动，对顶板不仅能够起到支撑作用，还 能对其完整性进行维护，是一种重要的支护设备，在现代化开采工作中也充当着不可缺 少的角色。在煤矿开采工作中，有几项工作是必须依赖液压支架来完成的，包括将采空 区进行隔离，对工作面进行保护等，同时随着开采工作的进行，也要求液压支架能够随 之而进行移动，通过与其他机械的连续配合，使得开采工作更加安全和高效。 2.1 液压支架的分类 根据液压支架所安装的位置不同，可以分为两种，一种是端头液压支架，即安装位 置处于工作面两端；另一种是中间液压支架，即安装位置在工作面的中间，除两端外其 余位置均可。 对中间液压支架而言，由于自身所具有的不同结构，又能够进行更细的分类，包括 支撑式、掩护式以及掩护支撑式和支撑掩护式。 （1）支撑式液压支架 支撑式液压支架有两种结构，其中一种结构为垛式（见图 2-1），而另一种结构为 节式（见图 2-2）。 从图 2-1 上可以看出垛式支架顾名思义，使用方法像一堆木垛，通过几个支撑支柱 来支撑起一个顶梁， 而在顶梁长度足够的情况下， 可以将所有的支撑都由此部位来承受。 因此垛式支架能够在支撑过程中表现出更好的稳定性，下方可工作空间范围大，能够很 好的实现通风，保证开采工作面的通风量。垛式支架所采用的顶板又宽又长，在移架的 过程中，所暴露的面积比较大，容易造成落石，因此垛式支架仅适用于顶板较坚硬并比 较整体的工况，顶板碎石较多则不宜使用。 如图 2-2 所示为节式支架。节式支架由的特点是存在框节，在一架节式支架中，往 往存在不只一个框节，框节由底座、顶梁和前后立柱来组成，是支撑受力的主要单位。 与垛式支架进行比较，该类支架往往在重量方面具有较大的优势，以此在移架过程中更 加轻巧，能够在各种顶底板环境下进行工作，但是由于自身结构的问题，节式支架的稳 定性严重制约着它的发展，到目前为止，已基本被淘汰[19-24]。 万方数据 西安科技大学工程硕士学位论文 6 图 2-1 垛式支架 图 2-2 节式支架 （2）掩护式液压支架 在掩护式液压支架中， 由于自身结构的不同， 分为插腿 （图 2-3） 和非插腿 （图 2-4,2-5） 两类。 在该类液压支架中支撑部件不起支撑作用，只有掩护部件来承受载荷，立柱的主要 作用力是通过掩护梁来完成掩护工作的。因此，掩护式支架只适用于顶板偏软，载荷不 大或者特别细碎的煤层。 图 2-3 插腿式支架 万方数据 2 液压支架介绍 7 图 2-4 掩护梁上非插腿式支架的立柱支撑 图 2-5 顶梁上非插腿式支架的立柱支撑 （3）掩护式支撑液压支架 掩护式支撑液压支架顾名思义，按其结构来说顶梁的长度略短，而掩护梁也不具有 较大的长度尺寸，因此从结构上决定了有掩护梁来进行主要的支护作用，在支护同时， 该类液压支架也能起到一小部分的支撑作用，根据其两种作用效果及其比例而命名。掩 护式液压支架能使工作面与采空区隔离开， 而且有侧护板， 掉落的矸石不易落入工作面。 因此，在顶板破碎程度比较高，而支撑需求较小的情况下，主要使用此类支架。 在各种各样的煤层情况下，掩护式支架都能够占据自己的一席之地，煤层厚度从 0.8m 的薄煤层到 4.5m 的厚煤层，而且也可以在硬顶板煤层中使用，所以掩护式支架是 一种很有发展前景的产品，但是这类支架依然具有自己的不足之处，即工作空间比较狭 窄，通风断面比较小[25,26,27]。 2.2 液压支架的结构和应用 2.2.1 液压支架的结构 在液压支架中，其主要结构可参照图 2-6 所示，由前梁、掩护梁等几个机械结构以 及液压控制系统来结合而成。 在前梁这一结构中，由于自身组织形式不同，分为伸缩式和挑粱式，这两种类型的 万方数据 西安科技大学工程硕士学位论文 8 结构都能有效起到支护顶板的作用。就挑梁式结构而言，前梁与挑梁之间的连接方式较 为灵活， 通过铰链使二者连接， 而前梁自身由钢板焊为一个整体， 具有较强的承载作用， 其前端承载力约为 100-180kN，在前两下部设有可以安装起吊孔，能够在需要的时候将 起吊设备组装在上面，保证维修时能够尽可能方便的利用周围设备。挑梁的传动动力来 自于与之相连接的防片帮千斤顶，从而控制跳梁的运动的。跳梁不仅可以对顶板起到足 够的保护作用，同时由于挑梁必须要在部分时间中收回，以创造出足够的空间来让采煤 机经过，因此为了减少操作的难度，在材料结构能够承担整个设备正常工作的前提下， 应当对前梁和挑梁的尺寸进行相应调整，使其伸缩高度尽可能的低，根据相关经验，在 其伸缩高度不大于 mm400 的情况下才能保证采煤机顺利移动。 在一些其他种类的液压支 架中，顶梁会与顶板直接接触，作为主要的支撑结构而存在，在此类液压支架工作过程 中，顶梁在放置煤石脱落等方面具有不可替代的作用，从而为采煤工作顺利进行而起到 保障作用。因此，顶梁应当具有足够的强度和宽度，使其能够与尽可能大面积的顶面进 行接触，从而避免漏煤的情况大面积发生。在伸缩式顶梁中，顶梁体的顶面拥有较大厚 度的金属外壳，而在底边与之相反，构成一个半封闭式的箱体，在顶梁体下端，通过销 轴与掩护梁连接。在伸缩梁的箱型结构中，中央位置存在一个凹槽，该凹槽是用来放置 伸缩千斤顶用的。 然后在伸缩梁前端设有两个支座， 起到与对应伸缩千斤顶连接的作用。 在伸缩梁的前端留有铰接口，防片帮机构除了通过上部耳朵与之相连之外，也通过中间 部位与防片帮千斤顶连接。 图 2-6 液压支架核心部件 对于液压支架而言，掩护梁非常关键，该结构不仅可以在掩护承载方面应用，同时 在刮板输送机里引入顶煤所剥落的煤块。而要让掩护梁功能得以在实际中应用，现在应 用比较广泛的掩护梁架构主要有 2 种， 其中一种是通过4条主筋板焊连组合构成掩护梁， 万方数据 2 液压支架介绍 9 其中左边、右边 2 条主筋焊连组合成为箱型架构，而要让掩护梁承载性能得以提升，其 前面的部分焊接时顶梁和 4 条支座连接在一起，后部支座与四连杆机构相连，四条主筋 内部都有腹盖板、横筋焊接，组合成为框型构件，该条件下即可让承载性能得以增强。 第二种掩护梁中无支架立梁，掩护梁直接与底座通过铰接连接。该类型的掩护梁在 实际中应用比较少，一般在小型配套设备综采工作面里应用。 在液压支架里， 其功能是在底座的支持下实现的， 液压支架所承载的载荷利用立柱、 顶梁、掩护梁等结构件来传递，最终都要以集中载荷这一形式向底座传递，然后利用底 座，可让底板上的载荷均匀分布，也正是因为这样，底座刚度要求比较高，并且应该适 应每层底部起伏较大的工作情况，这样才能保证液压支架的稳定性、支撑力满足相应要 求，同时还要方便进行移架。其中底座主要有 2 类，即不插底式、插底式。其中后者底 座即可以插至输送机最深处，也就是说底部主要承载着输送机，同时所插入的长度一般 都要比采煤机截深更深，这样才可以保证在往前移动的时候，底座、输送机不会脱离， 这类型的底座具备的优势即能够让高位放顶煤支架具有更强的稳定性。另一种底座即液 压支架底座、输送机溜槽为相同水平面上，同时底座与溜槽连接在一起。而要确保液压 支架稳定性满足要求，底座尺寸大小不能随意改动，所以会使得溜槽位置更靠前，在该 条件下，输送机、放煤口之间相距更远，增加了液压支架的顶梁尺寸[14,1,6,28-36]。 在液压支架底座的后部，有一个需用销轴连接的结构件，该结构件是通过焊接箱结 合构成的， 这一结构即梁。 其中立梁所具备的功能是可以避免采空区物质混进工作面中。 立梁的在起到防护作用的同时，同时也承担连接掩护梁与底座的作用，同时需要支撑和 传递掩护梁上的载荷。 四连杆机构在有液压支架以来，经过长期的使用和改进，显示出了巨大的优越性， 但是由于井下工况越来越复杂，采煤高度也逐渐增大，所以对四连杆机构设计时要确保 其达到相应标准，而且要让支架梁端距保持稳定，这样既可确保支架处于最佳受力条件 下其结构和空间标准可以保持一致，此外必须和纵横向力、扭矩相符。在该结构里，全 部四连杆都属于焊接箱式构件，该种设计使得四连杆机构的结构强度满足稳定性的要 求，但是同时也使得四连杆结构成为了一个质量很大的整体结构，它在移架的过程中， 需要克服更大的阻力。但是在承载的工况下，又是因为其自身重量的原因，使其稳定性 能更好，这样是其优点，因此对于液压支架的四连杆机构的改进也应向着该方向进行研 究， 在不改变其承载稳定性以及支撑强度的情况下， 尽可能的减小其移架时的阻力[37-42]。 2.2.2 液压支架的应用 在煤炭生产过程中，采煤工作面是第一道工序，为了维持采煤机的正常运行，避免 顶板冒落，所以要针对采煤机，进行隔离，以获得相应的空间，这样设备安全运行、操 作人员的安全才能得以保证，所以要支护顶板。由此而产生了液压支架，该构件动力由 万方数据 西安科技大学工程硕士学位论文 10 高压液体提供，并包含了金属结构件、液压系统 2 个部分，其能够实现支护功能，可完 成切顶、输送机推移、支撑、移驾等操作工序。根据相关资料显示，液压支架和木质支 柱对比来看，前者的支护性能更强，而且移驾效率高、支护载荷大、安全性以及可靠性 良好等优势。 液压支架是基于采煤机、输送机之上产生的，是目前工作效率极高的自动机械化采 煤机械，采煤工作面的效率也随之提高，此外采煤整体效率都得到了极大提高，生产成 本也有所下降，而且还可以为整个采煤工作提供防护措施。 液压支架在采煤工作面的布置如图 2-7 所示。而要达到及时支护标准，一般都会选择先 移架后推溜这种形式，而液压支架运作流程主要分为四个部分，即移架、降柱、推溜、 升柱。而在采煤机向前运动的时候，通过操纵阀的控制，先将顶梁下降，在下降到一定 位置后，由推移油缸使支架向前移动，而在预定位置的时候，可以将顶梁提高，以便对 顶板进行支护，而该情况下只要载荷到达指定值，然后利用支架，即可让千斤顶移动， 同时引导输送机移动至待采区域[43-45]。 图 2-7 支架的布置 1液压支架；2滚筒采煤机；3输送机；4管道；5转载机；6泵站 万方数据 2 液压支架介绍 11 没有截割的情况即可表示为 A-A 断面。而这种情况下输送机和煤壁是相互紧靠的， 而在推移千斤顶中，其活塞杆伸出，而且输送机槽帮、支架底座前端二者相距600mm。 采煤机截割之后即用 B-B 断面表示， 而该情况下， 煤壁、 支架顶梁前端相距600mm， 这个距离即采煤机截深。 移架之后即成为 C-C 断面，支架通过降柱进行卸载，在采煤机截割，然后将指点定 为输送机，在支架向前移动至和输送机相距不远的地方就开始升柱，以便新暴露顶板得 以支护。 推溜之后即为 D-D 断面。顶板可通过支架来进行支撑，其支点即支架，可以缩减煤 壁、输送机之间的距离。 以上工作结束以后支架即可完成工作循环[46,47,48]。 2.3 液压支架工作原理 采煤工作面中，液压支架所进行的完整的工作流程可划分成 4 个部分，以推溜、升 柱、移动、降柱，完成了该流程之后，即可通过泵站，让高压乳化液利用油缸伸缩来让 哥哥结构件运动以实现其功能，其具体的工作原理可参考下图 2-8。 图 2-8 液压支架运行机制 1-顶梁；2-立柱；3-底座；4-推千斤顶；5-溢流阀；6-液控单向阀；7、8 一操作阀；9 一输送机；10- 液压泵；11、12-液压管路 1）升架高压乳化液通过操作阀 8 即可到达升降立柱2下腔，同时升降立柱2中， 在回路影响下，腔乳化液也回到了油箱，而立柱2提高，支架也随之上升，然后顶紧顶 板之后结束； 2）降架高压乳化液通过操作阀 8 进入立柱 2 的上腔，立柱 2 下腔乳化液随回路 流回油箱，立柱 2 下降，支架下降； 3）移架是指液压支架的本体前移，是通过推移操作阀 7 和底座上的推移千斤顶 4 万方数据 西安科技大学工程硕士学位论文 12 来完成的。移架时，先使支架下降，高压乳化液通移操作阀 7 进入推移千斤顶 4 的活塞 杆腔，活塞腔回液，这时是以输送机为支点，将支架前移； 4）推架与移架过程类似，利用操作阀 7，将高压液体向千斤顶4活塞腔中推进， 之后活塞杆腔回液， 该情况下其支点即支架， 然后把输送机移动至煤壁即可完成推架[49]。 2.4 本文研究的主要内容 本论文的研究背景是针对陕西华电榆横煤电公司小纪汗煤矿主要开采 2 号、4-2 号 两层煤层综采工作面的液压支架的选型。 2 号煤层厚度 0.68～8.64m，平均 3.41m，煤层强度较低（R≦20MPa）。自南东方 向往北西方向，厚度逐渐增减，而且有极为明显的变化规律，而采区的面积达到了 179.27km2，而且有明显的变化规律，在井田西北部，在全井田面积中，其比例达到了 71.2。煤层可进行挖采的厚度达到了 0.808.64m，其平均厚度是 3.43m。此外煤层的 埋深达到了173.98460.36m， 而底板标高所产生的波动性变化范围是 1010m768.14 ， 其往北西方向倾斜，坡度较缓，其降深幅度平均值大约是 12m/km，其倾向 3000，倾角 平均值为 0.70，此外，井田东部和西部比较而言，相对较为平缓，而中部的起伏较为明 显，呈波状，而且宽度比较大，变化较为平缓。煤层架构不复杂，没有夹矸，而局部有 31 层泥岩夹矸以及炭质泥岩，其厚度大约 0.75m0.04 。煤层顶板主要成分包含了粉 砂质泥岩、泥岩 2 个成分，此外还有较少的炭质泥岩、中粒和细粒长石砂岩，抗压强度 15.7－26.9Mpa，平均抗压强度 19.9Mpa。其底板中以粉砂质泥岩、泥岩为主，还参杂着 较少的细粒长石砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩，而顶板、底板都和煤层直接相接。 2-4 号煤层大约 2.72m0.80 厚，平均 2.02m。煤层埋深 265.00-530.97m，煤层强度 较低 （R≦20MPa） 底板标高709.41～876.21m， 向北西西缓倾， 平均降幅深度 11.0m/km， 其倾向大约 2900，倾角平均为 0.70，在井田中部，其有平缓起伏，呈波状，而且宽度较 大。这一煤层的结构通常不复杂，其没有夹矸，而且局部有 41 层的夹矸，厚度大约 m75. 003. 0 ，其中夹矸多为炭质泥岩、泥岩，还有少量的粉砂岩、粉砂质泥岩。直接 顶板以泥岩、粉砂质泥岩 2 个成分居多，还有较少的炭质泥岩、中粒和细粒长石砂岩、 粗粒长石砂岩，抗压强度 28.2－34.4Mpa，平均抗压强度 31.3Mpa。直接底板为以泥岩、 粉砂质泥岩为主，其次为粉砂岩、泥质粉砂岩，少量为炭质泥岩。