放顶煤液压支架的创新与发展探究

放顶煤液压支架的创新与发展探究

牛波

陕西陕煤榆北曹家滩矿业有限公司 陕西 榆林 719000

摘要：在社会经济迅速发展的同时，我国自然环境却遭到了破坏，我国逐渐认识到开发和利用绿色资源的重要性。煤炭作为我国主要的资源类型，其开发技术水平的提高将备受关注，目前我国的煤炭开采技术中，主要使用的是高效放顶煤综采的方式，致使在开采过程中大量使用放顶煤液压支架。本文对目前放顶煤液压支架技术的发展状况展开了全面的分析，同时对放顶煤液压支架的创新与发展进行研究总结，希望能为煤炭资源的高效开采和利用提供借鉴。

关键词：放顶煤液压支架；创新与发展；借鉴

引言：

早在20世纪，我国就对放顶煤液压支架进行了研究，在20多年的努力探究与发展下，我国已经成为全世界放顶煤液压支架发展最迅猛、数量最多的国家。各种放顶煤液压支架的研制使得煤层开采工艺进入了一个新时代。放顶煤液压支架的发展与运用使得采煤机的机械化水平得到较大的提高。放顶煤液压支架在支护能力、强度、安全性、可行性等方面都有较高的优势，由此可见，创新与利用放顶煤液压支架十分必要。

1.放顶煤液压支架出现的问题

虽然我国在放顶煤液压支架技术方面取得了不小的成就，但是与某些发达国家相比，还是有不少方面需要提高。首先是我国的产煤量和综采涉及的范围与技术之间不适应；其次是在放顶煤液压水平控制方面，还是具有一定的差距，尤其是材料、工艺、支架性能方面还是有待提升。

2.放顶煤液压支架的创新分析

如今，伴随着放顶煤液压支架技术的不断发展和进步，低位放顶煤技术已经成为煤炭行业综放工作的重要内容，主要是以正四连杆与反四连杆、两柱掩护式、单摆杆方式等多种支架形式。在实际的应用中，放顶煤液压支架在综放工作中具有相当重要的意义和价值。

2.1正四连杆柱液压支架

正四连杆柱液压支架广泛地应用在综放的工作面中，并且具有很好的发展前景，优势相当明显。具体表现在，正四连杆柱液压支架具有很强的稳定性、操作性以及高产能力，而且在实际的运用中具有较高的人性化。但是正四连杆柱液压支架由于前后排立柱之间的受力是不平衡的，使得正四连杆柱液压支架的支护能力很难得到很好的发挥，这样的问题主要凸显在放煤环节。若出现拔后柱的现象，就会直接影响了工作面的顺利推进。

2.2反四连杆液压支架

反四连杆液压支架主要由我国自主研发而成，和前面所提的正四连杆柱液压支架相比，反四连杆液压支架能够使前后排立柱之间的受力较为均衡，充分体现了良好的力学性能，从而使后部放煤的空间得到最大的扩展。另外反四连杆液压支架还能够很好地调整人行道的采高，使得人行道能够随着采高的改变而改变，但是若受到一定的阻力时，这种结构布置便具有较大的难度。由此可见，反四连杆液压支架在综放工作中主要起着过渡的作用。

2.3单摆杆液压支架

单摆杆液压支架重要运用在中小煤矿当中，具有投入低、质量轻、操作便利等有点，在一定程度上能够提高煤矿开采的机械化。不过单摆杆压支架对于软顶煤的控制能力较差，稳定性和强度也比较低，没办法提高空间。因此单摆杆液压支架在煤矿开采中属于轻型的支架。

2.4两柱掩护式液压支架

两柱掩护式液压支架普遍采用的是电液控制，在推移千斤顶上，还装备有位移传感器，与此同时，采煤机上也装备有红外线传感装置，立柱缸的直径超过 400 毫米^[1]。

3.放顶煤液压支架的发展探究

伴随着科技的发展与进步，我国煤矿开采技术特别是综放设备这方面也获得了进步。我国地域广阔、地理条件优越、人口众多，不过煤矿开采的条件却较为复杂，使得综放技术的发展也变得多样化，还需要相关工作者针对社会发展需求，对放顶媒液压支架进行新一步的探索，不断提升其技术水平。

3.1大采高液压支架

一般来说，非常厚的煤矿层厚度在14 -20 米之间，而大采高液压支架比较适合这种煤层，这比较适合采全高工作。大采高液压支架的支架高为 5 米，而且都有相应的配套措施，一次性能够采高到20米。采取大采高综放设备，具有几大优势。

第一，增加支架工作的阻力。在运用过程中围岩横向与纵向所涉及的范围由于大采高液压支架采高而获得了扩大，能够在增加煤矿压力的前提下很好地处理了 5 米大采高所遇到的阻力问题，通过增加大采高液压支架前端和后端的失稳来增强回转的能力，从而为大采高液压支架提供了强有力的保证。

第二，增强大采高液压支架的初撑力。提升了支撑顶板的主动性，从而使煤壁能够减少压力，确保了煤壁的完整，从而更好地抑制制片帮。在这个过程中，需要借助带压架来确保顶板的支护，从而保证顶板与顶梁之间能够充分接触到，一定程度上减少了煤壁前支撑力。另外要注意将护帮板与煤壁紧密靠在一起，从而加大侧向的约束力，进一步减少煤壁偏帮的程度。若发生一些异常的现象，便能够很好地控制煤壁片帮。针对异常带来说，为了增强煤壁的稳固性，可以通过降低采高来完成，从而减少采煤机的截深，做好采煤机牵引，减少偏帮的程度。在环境允许的前提下，俯斜开采的方式是比较科学的。

第三，大采高液压支架稳定性强。若采用 5 米的大采高液压支架，通常情况下为了增加大采高液压支架的初撑力，扩大中心距，可以采取四连杆的参数。这种方式还可以极大地缩短径向与周口之间的间隙，保证大采高液压支架能够更加稳固。四是若采取通式与双前后连杆液压支架，那么便可以扩大支架的空间，使其稳定性进一步增强。

3.2直线型与分体组合式液压支架

由于煤矿行业开采的不断深入，煤矿区内会有很多煤柱、小块段煤和边角煤等，这直接影响了工作面布置过程中的回收工作与综放工作。若使用较大的综放设备，那么就难以与边角煤相适应，无法保证工作效率。但是对于中小型的煤矿来说，狭窄的巷道使得大型综放设备难以经过，采用直线型与分体组合式液压支架便可以解决这个问题，主要有下面两个特点^[2]。一方面是直线型与分体组合式液压支架的顶梁与尾梁、底座与护帮板是分体的，借助铰接能够将顶梁与底座连接起来，从而防止因为顶板不平而出现的偏载现象。另一方面，直线型与分体组合式液压支架的适应性、稳定性都比较强。一条铅垂直线为直线型与分体组合式液压支架的轨迹，使得受力状态比较良好，不过在实际的生产活动中支架复杂性较高，存在着较大的随机性，顶板压力作用的位置、大小甚至是接触顶梁情况都会有相当的影响。

3.3研发深部矿井厚煤层放顶煤液压支架

目前，深部资源一直是国内外采矿工程界一个十分重要的研究课题。国内外都进行了大量研究，取得很多研究成果。但是深部开采遇到的一些根本性问题还没有得到彻底解决，特别是深部厚及特厚煤层综放开采技术的研究还较少^[3]。今后将大力开展深部矿井厚煤层安全高效开采工作面放顶煤液压支架与配套设备研制，其重点是深部开采工作面压力显现规律与支架合理参数研究，深部开采工作面液压支架设计研究，抗冲击液压支架及抗冲击系统研制，深部开采工作面设备配套原则与配套设计研究。

结语：

总而言之，在煤炭的开采过程中，利用综采的开采方式和液压支架的设备机械支持对于煤炭的开采来说有着举足轻重的作用，适应了新时代发展需求，能够促进煤炭行业的整体发展。在液压支架的使用过程中，尤其是放顶煤液压支架的使用，对于整个煤炭的开采工作来说，能够对其更好的进行平衡力的控制和大型机械的支撑支护，对煤矿的开采工作和煤矿的安全施工方面起到了重要的作用，在促进行业绿色发展的同时，为煤矿企业创造更多的经济效益。

参考文献：

1. 王军.放顶煤液压支架的创新与发展探究[J].中国设备工程,2021(24):119-120.

2. 韩勤.放顶煤液压支架的应用及发展[J].机电工程技术,2018,47(05):203-205.

3. 耿彪,任俊领,丁耀辉.放顶煤液压支架的创新与发展[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2016(09):232-233.