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摘  要：当在液压支架偏载载荷作用下，其底座的应力主要集中在液压支架的主肋板上，高应力集中在底部和垫块相连接的位置处，极易导致液压支架底座的受力开裂，本文对煤矿综采工作面液压支架防倒调斜技术进行分析，以供参考.

关键词：煤矿综采;液压支架;防倒调斜

引言

随着煤炭综采技术的不断进步，煤炭综采时的作业深度不断增加，这就对井下综采作业时的支护安全性提出了更高的要求。液压支架作为井下支护的核心，其工作时的稳定性和安全性直接关系到了煤矿井下综采作业的安全，特别是随着井下充填综采作业技术的不断应用，综采液压支架的应用范围不断加大，给煤矿井下综采作业的安全性提出了更高的要求。为了提升井下综采作业的安全性，本文对液压支架工作时底座受力情况进行分析，并对其进行仿真研究，针对性地提出了结构优化措施，在满足支护结构强度要求的情况下极大地降低了底座的重量和制造成本，有效提升了支护作业时液压支架的支护稳定性和收撤作业的效率，具有极大的应用推广意义。

1概述

随着对煤炭资源需求量的不断增加，煤矿企业在开采煤炭过程中会采取更加高效的生产方式，其中大采高综采的生产方式被煤矿企业逐渐接受并应用于实际生产中。大采高综采的采煤方式需要更多的机械化设备作为保障，尤其是液压支架在大采高综采过程中所发挥的作用尤为关键。矿用液压支架是由金属结构和液压元器件综合组成的支撑设备，可以有效并安全地对工作面进行支撑，确保作业人员的安全，保障采煤过程的顺利进行。根据对实际工作现场调研发现，随着大采高工作面的加长，对液压支架的工作性能有了更高的要求。液压支架长期在恶劣的环境中工作，受到了疲劳循环载荷的作用，导致液压支架的关键零部件出现变形甚至是断裂。为此，本文以煤矿企业常用的ZY12000/28/64D型液压支架为研究对象，结合工程实际载荷的施加情况，采用有限元分析法得到该型号液压支架顶梁受到扭转作用力后的整体应力分布规律及结构的薄弱环节，并根据仿真分析结果对液压支架的薄弱结构进行优化，减小整体结构的应力集中，有效提高液压支架的使用寿命。

2载荷特性

液压支架和煤层的围岩形成了相互作用力，在开采过程中围岩的状态变化决定着液压支架所受载荷的变化。因此分析液压支架所受载荷的特性主要是分析顶梁、掩护梁和底座所受载荷的变化规律。液压支架处于恶劣的工作环境，所受到的载荷具有复杂性和随机性，从实际工作的载荷分布来看分为对称集中载荷和非对称集中载荷，无论哪种载荷都是液压支架顶梁所受到的载荷作用力。

3支架组智能控制系统

由于煤矿井下综采面上的液压支架数量通常达到100台左右，考虑到控制一致性和支架状态调节的可靠性，提出了分组调节控制的模式，每三个支架为一个控制小组，通过一个支架控制器进行控制，相邻的两组液压支架可以相互控制，从而实现利用一个控制中心对所有支架进行控制的需求，为了确保控制的可靠性，所有的控制线路采用了双回路模式，避免线路故障导致的支架组控制失效情况。支架的信息汇总层是指端頭支架控制器，主要用于接收各个支架控制器的数据信息，并对各个支架的运行状态进行判断，将数据进行处理后传递给地面上的监测层，同时将地面监测层传递过来的调整信息转换后发给指定的支架控制器。该支架组控制系统，整体结构相对简单，利用CAN数据总线作为信息传递中心，能够满足数据传递快速性和安全性的需求，可有效提升对支架组控制的安全性和及时性。

4液压支架底座结构优化方案

由于液压支架的底座主要是由上盖板、下盖板以及各种加强筋构成的一种箱胆式结构，因此将液压支架底座的主筋板作为设计变量，将液压支架的底座变形量、最大应力以及液压支架的底座作为目标变量，通过对液压支架底座上各设计变量对目标参数变化情况影响的敏感度的分析，可知液压支架底座的应力、应变以及质量对于地质的主筋板厚度以及底座底板的厚度的影响最为敏感，因此根据液压支架的支护可靠性研究，应以降低液压支架底座支护时的最大应力为优先目标，然后分别降低底座的重量，减少底座的变形，按此设定自动优化分析后系统自动生成满足设计要求的样本参数。

5导致设备下滑的因素

采煤机如果循环割煤，据实际观测，每班首先在机头处割一刀，向下顺着机尾推溜到拉架结束，这种循环可造成每排拉架前溜，下滑长度36mm;每班从机尾开始割一刀，支架沿着机头往上拉架，这种循环造成的每排拉架前溜下滑距离是7mm。实践得出，向斜构造导致底板斜面，是工作面出现设备前溜下滑的主导因素。采用调斜办法可以消除这个问题，其原理为在割煤作业过程中，由于要实时接煤运输，当割煤机将煤壁破除产生落煤后，拉架会顺着采动而推溜支架工，推移产生的移近量不同，且每一个煤壁空间也不一样大，所以前溜造成了不同的上、下层弯曲以及水平面，就会出现偏移。虽然偏移程度不大，但偏移后会产生分力作用，此分力在采煤机沿机尾处向机头运动割刀时，主要作用在机头;在采煤机沿机头向机尾割刀时，就作用在机尾。某些下滑分力会被设备调斜过程产生的分力抵消，剩余的则影响设备的移近量以及下滑速度。

6支架防倒和调斜技术

6.1理论计算

在生产实践中可以根据公式推导结果进行实际应用，当设备管理出现由于转载机和前溜不合理的搭接导致的异常时，调整支架，把溜子距离推移，缓解前溜导致的下滑幅度。推溜拉架时若下滑现象很严重，可微调机头与机尾的间距，进行校正。机头和机尾相比，先割较长的那边，然后在采煤机开始进行跑动以后，再进行拉架，使其回位，充分保证支架不会发生倒架或挤架的现象，并使工作面实现了“三平、一直、两畅通”。

6.2采煤工艺的优化

调整原来机头和机尾双向采煤时使用的通排割刀方法，更改为单向采煤法，即“先机头，再机尾”，具体流程是：调整机器的进刀方式，在开始作业前，先对机头割一刀，等割刀完全跑透以后，再把到停回原来位置。这期间先不进行推溜，因为采煤机在复位时状态是空刀，所以煤壁一侧的截深仅仅是一刀，拉架推溜要等完全复位后。此时，割煤机进行二次启动，对机头处进刀以后，再向机尾处完成刀割。割煤机在移动过程中，拉架同步进行移溜，且机头一直比机尾侧超前。将这两种不同的防滑措施相结合，可以适度调节转载机搭接机头的长度，此外，再配合调整机头的高度，拉人前的溜底链可避免因转载点的回头煤数量之多造成的设备损坏。

结束语

针对大采高综采液压支架的实际工程应用情况，采用有限元分析法对液压支架在顶梁受到扭转作用载荷时的应力分布状况进行分析。结合液压支架在实际使用过程中的损坏修复方法、有限元计算的结果以及工程中对应力集中的处理方法，选择加厚支架中顶梁前端筋板的厚度以减小应力集中，降低了顶梁的最大载荷应力值。有限元数值模拟分析结果显示结构优化后提升了液压支架在大采高综采作业过程中的安全稳定性。

参考文献

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