第二篇采煤工作面支護設備第二篇采煤工作面支護設備1第二篇采煤工作面支護設備第二篇采煤工作面支護設備2第二篇采煤工作面支護設備

采煤工作面支護設備是支撐和維護采煤工作面控頂區頂板，為采煤創造安全作業空間的設備。按結構特點和支護方式不同分單體支架、液壓支架和特種支架。

單體支架是由單體支柱與頂梁組成的支護設備。單體支柱為支撐于頂板或頂梁和底板之間的單根桿狀構件。

液壓支架以液壓為動力實現升降、前移等運動，既能支撐又能維護頂板的支護設備，為采煤工作面綜合機械化的主要設備。

特種支架按結構、功能等因素分為工作面錨桿支架、剛性或柔性掩護支架和氣囊支架。第二篇采煤工作面支護設備采煤工作面支護設備是3第二篇采煤工作面支護設備

工作面錨桿支架：在采煤工作面用錨桿錨固圍巖、保障安全作業空間的支架。用于房柱式采煤工作面。

剛性或柔性掩護支架：用鋼繩將鋼梁或木梁連結在一起，在急傾斜煤層采煤工作面中用以掩護工作空間和隔離采空區的簾式柔性支護結構物。能在自重和上部垮落巖石壓力推動下移動。

氣囊支架：又稱氣垛支架，是用橡膠等彈性材料制成的囊狀封閉軟包，充入壓縮空氣后軟包膨脹以支撐頂底板和隔離采空區的支護構筑物。第二篇采煤工作面支護設備工作面錨桿支架：4單體支柱和液壓支架是工作面常用的支護設備，按工作特性分剛性、增阻可縮性和恒阻可縮性。

剛性支柱是受載過程中不可縮或可縮性很小的支柱。隨著頂板下沉，作用在支柱的上的載荷會快速增加直至支柱破壞，如木支柱。剛性支柱屬被動支護。

增阻支柱(支架)是受載過程中支護阻力隨頂板下沉而增加的可縮性支柱(支架)，如摩擦支柱。增阻支柱雖也屬被動支護，但工作特性和支護效果均優于剛性支柱。

恒阻支柱(支架)是受載達工作阻力后，壓縮量增加，工作阻力基本保持恒定的可縮性支柱(支架)，如液壓支架、單體液壓支柱、液壓放頂支柱等。第二篇采煤工作面支護設備單體支柱和液壓支架是工作面常用的支護設備，按工作特性5

金屬摩擦支柱依靠摩擦力工作，有急增阻和緩增阻兩種。急增阻支柱——HZJA緩增阻支柱——HZWA第九章采煤工作面支護設備分類和結構單體支護設備包括木支柱、金屬支柱和液壓支柱。液壓支柱分單體液壓支柱和放頂支柱。第一節單體支護設備金屬摩擦支柱依靠摩擦力工作，有急增阻和緩增阻兩種。6第一節單體支護設備

一、活塞式單體液壓支柱活塞式單體液壓支柱按其供液方式不同，分內注式和外注式。1.內注式單體液壓支柱動作：升柱、初撐、承載和回柱2.外注式單體液壓支柱

1.內注式單體液壓支柱(NDZ)利用支柱內的手搖泵注液升柱。特點：無外管路，靈活性強，油液消耗少；結構復雜，重量大，成本高，升柱速度慢，維修困難第一節單體支護設備一、活塞式單體液壓支柱1.7第一節單體支護設備1-頂蓋；2-三用閥；3-活柱；4-缸體；5-復位彈簧；6-活塞；7-底座；8-卸載手把；9-注液槍；10-供液管工作原理：升柱、初撐、承載、卸載回柱

1.升柱與初撐注液槍9插入三用閥2注液孔中，操作注液槍手把，高壓液體由供液管10經注液槍和三用閥中的單向閥進入支柱下腔，活柱升起。2.外注式單體液壓支柱(DZ)第一節單體支護設備1-頂蓋；2-三用閥；3-活柱；48

支柱撐緊頂板不再升高時，松開注液槍手把，拔出注液槍。支柱內腔壓力為泵站壓力時支柱給頂板的支撐力為初撐力。第一節單體支護設備

2.承載當頂板壓力超過三用閥中安全閥限定的工作阻力時，安全閥打開，液體外溢，支柱內腔壓力隨之降低，支柱下縮。當支柱所受載荷低于額定工作阻力時，安全閥關閉，腔內液體停止外溢——支柱載荷保持在額定工作阻力。支柱撐緊頂板不再升高時，松開注液槍手把，拔出注液槍9

3.卸載降柱扳動卸載手把8，打開卸載閥，柱內工作液體排出柱外，活柱在自重和復位彈簧作用下縮回，完成卸載降柱。第一節單體支護設備3.卸載降柱第一節單體支護設備10

三用閥：單向閥、安全閥和卸載閥，分別承擔支柱的注液升柱、過載保護和卸載降柱功能。1-右閥體；2-注液閥體；3-鋼球；4-卸載閥墊；5-卸載彈簧；6-連接螺桿7-安全閥套；8-安全閥針；9-安全閥墊；10-導向套；11-安全閥彈簧12-調壓螺釘；13-左閥體；14-卸載手把安裝孔；15-過濾網；16-閥座第一節單體支護設備三用閥：1-右閥體；2-注液閥體；3-鋼球；4-卸11

單向閥：鋼球、小彈簧、尼龍閥座和閥體2。

安全閥為平面密封式，由安全閥針8、安全閥墊9、閥座16、導向套10、安全閥彈簧11等組成。

卸載閥：連接螺桿6、卸載閥墊4、卸載彈簧5。卸載時，扳動卸載手把，安全閥套7右移，壓縮卸載彈簧5，使卸載閥墊與右閥體1內的臺階脫開，活柱內的高壓液體從此間隙中排出，支柱下降。第一節單體支護設備單向閥：鋼球、小彈簧、尼龍閥座和閥體2。第一節12注液槍：向支柱供液的工具。1-注液管；2-鎖緊套；3-槍體；4-掛鉤；5-螺釘；6-單向閥復位彈簧；7-閥心；8-閥座；9-密封圈和防擠圈；10-隔離套；11-頂桿；12-手把

注液升柱時，將注液管l插入三用閥閥體中，將鎖緊套2卡在三用閥的環形槽中。扳動手把12，頂桿11右移打開單向閥，工作液體進入支柱。注液結束后，松開手把，單向閥關閉，頂桿復位，殘存在單向閥和注液管的高壓工作液體經頂桿11與密封圈和防擠圈9之間的間隙溢出，注液槍才能取下。

第一節單體支護設備注液槍：向支柱供液的工具。1-注液管；2-鎖緊套；3-槍體13第一節單體支護設備1-鉸接頂蓋；2-密封蓋；3-活柱；4-手把閥體；5-油缸；6-復位彈簧；7-底座；8-三用閥工作原理：升柱、初撐、承載、卸載回柱

特點：

1)采用柱塞懸浮式原理，使液壓懸浮力直接通過活柱內腔作用在頂蓋上，液壓懸浮力分擔支柱工作阻力的3/4～4/5，提高支柱的穩定性和安全性，提高支柱的支撐高度、承載能力和抗偏載能力。如100缸徑DWX45型支柱最大高度4500mm，最小高度2480mm，工作行程2020mm，工作阻力150kN。二、柱塞懸浮式單體液壓支柱

第一節單體支護設備1-鉸接頂蓋；2-密封蓋；3-活柱14第一節單體支護設備

2)在活柱上沒有圓弧焊縫，提高活柱的強度和可靠性，避免因焊縫斷裂而造成的冒頂等事故隱患。3)支柱重量輕，根據支柱規格不同，整柱重量減輕12～30%，搬動、運輸、使用方便。

4)工作行程大，擴大使用范圍，提高支柱使用效率，減少支柱的規格品種。對于頂板下沉較大的工作面，仍能滿足大的恒增阻降距。第一節單體支護設備2)在活柱上沒有圓弧焊縫，15

5)支柱各密封點采用密封補償和密封脹緊原理。在密封磨損情況下，可有效補償；在頂板來壓或在高壓支撐情況下，可保持密封脹緊狀態，減少密封的更換率，降低維修和維護費用。

6)支柱各密封點均為外置，可用肉眼直觀檢查，支柱一旦泄漏，可隨時注液或更換支柱，省去定時繁鎖的檢測工作量。

7)三用閥5設于手把體4上，注液時，三用閥不隨活柱的升高而升高，操作方便。第一節單體支護設備5)支柱各密封點采用密封補償和密封脹緊原理。616

支柱使用條件：煤層傾角小于25°、底板不宜過軟、頂板冒落后不影響支柱回收的地質條件。

優點(相比金屬摩擦支柱)：1.初撐力大，一般在70～100kN；2.工作阻力大，且穩定；3.回柱安全靈活；金屬摩擦支柱打松水平楔，活柱立即下落；4.工作面產量和效率高。

缺點：初期投資較大(單體液壓支柱價格約為金屬摩擦支柱的4～5倍)。相比液壓支架，單體液壓支柱支護頂板的勞動量較大，但在采高和傾角變化大的煤層中，比液壓支架適應性更好，初期投資少。第一節單體支護設備支柱使用條件：優點(相比金屬摩擦支柱)：17

支柱選用：

最大高度=煤層最大厚度-頂梁高度；最小高度=煤層最小厚度-(頂板最大下沉量+頂梁高度+支柱卸載高度)。第一節單體支護設備三、金屬鉸接頂梁

金屬摩擦支柱和單體液壓支柱必須配備金屬鉸接頂梁才能用于頂板支護。支柱選用：第一節單體支護設備三、金屬鉸接頂梁18頂梁結構組成：梁體1、楔子2、銷子3、接頭4、定位塊5和耳子6。梁體1的斷面為箱形結構，由扁鋼組焊。

架設頂梁時，先將頂梁右端接頭4插入已架設好的頂梁一端的耳子中，然后用銷子3穿上并固緊，使兩根頂梁鉸接。最后將楔子2打入夾口7中，頂梁懸臂支撐頂板。新支設的頂梁被支柱支撐時，及時將楔子拔出，以免因頂板下沉將楔子咬死。第一節單體支護設備頂梁結構組成：梁體1、楔子2、銷子3、接頭4、定位塊5和耳子191-立柱；2-復位橡膠塊；3-控制閥；4-推移千斤頂；5-底座；6-操縱閥；7-連接頭；8-防滑筋第一節單體支護設備四、放頂支柱(切頂支柱)用垮落法放頂時支設于采煤工作面與采空區交界線上專為放頂而安設的特種支柱。通常與摩擦支柱或單體液壓支柱配合使用，起支撐和切斷頂板作用，其千斤頂用于推溜移柱。1-立柱；2-復位橡膠塊；3-控制閥；4-推移千斤頂；第一節20工作原理：

(1)升柱操縱閥6手柄扳到升柱位置，高壓液體經控制閥3進入支柱下腔，使立柱活柱升起支撐頂板。立柱上腔液體通過工作面總回液管回泵站油箱。

(2)推移輸送機操縱閥6手柄板到移溜位置，高壓液體進入推移千斤頂4的活塞腔，使千斤頂的活塞桿伸出，推動輸送機前移。活塞桿腔內的液體經總回液管到油箱。第一節單體支護設備工作原理：第一節單體支護設備21

(3)降柱操作閥手柄板到降柱位置，高壓液體在進入立柱上腔的同時，打開控制閥3中的液控單向閥，立柱活柱回縮。

(4)支柱前移降柱后把操縱閥手柄扳至移柱位置，高壓液體進入推移千斤頂活塞。桿腔，使活塞桿回縮，支柱以輸送機為支點被拉前移。第一節單體支護設備(3)降柱操作閥手柄板到降柱位置，高壓液體在22第一節單體支護設備放頂支柱特點：(1)放頂支柱初撐力大，工作阻力通常為單體液壓支柱的3倍以上，為摩擦支柱的6倍以上；(2)放頂效果好，能有效地管理頂板，消除采空區懸頂對工作面的威脅；(3)工作面放頂和輸送機移動實現機械化，減少放頂事故；(4)立柱為帶液控單向閥的單伸縮或雙伸縮液壓缸，有的活柱帶有機械加長桿以增大工作行程；(5)立柱帶有大頂蓋、大底座，對頂底板比壓小。第一節單體支護設備放頂支柱特點：23第一節單體支護設備五、滑移頂梁支架

滑移頂梁支架是介于液壓支架和單體液壓支柱之間的支護設備，由頂梁與液壓立柱組成，以液壓為動力，前后頂梁互為導向而前移。適用于緩傾斜、頂板完整和網下開采的薄或中厚煤層，也用于厚煤層網下放頂煤工作面。在端頭支護中時有應用。第一節單體支護設備五、滑移頂梁支架滑移頂24滑移頂梁支架按支撐方式分卸載式與半卸載式兩種。1.卸載式滑移頂梁支架1-前頂梁；2-鋼板；3-后頂梁；4-移架千斤頂5-單體液壓支柱；6-雙向閥；7-摩擦支柱滑移頂梁由箱體內裝有推拉千斤頂的前梁和后梁組成，前后梁間用鋼板連接，前梁沿該鋼板滑動。通過鋼板，前、后梁可互相將對方懸起。立柱分別支撐在前梁與后梁下方。支架前梁和后梁交替卸載滑移。第一節單體支護設備滑移頂梁支架按支撐方式分卸載式與半卸載式兩種。1-前頂梁；225

支架操作過程：將前梁1卸載，后梁3仍撐緊頂板并通過鋼板2將前梁連同其下方支柱懸吊起來，利用推拉千斤頂4將其向前滑移一個步距；前梁下方支柱選好最佳支撐位置后進行升柱，使前梁撐緊頂板；后梁3卸載，在鋼板2作用下，后梁與下方支柱被懸吊起來并借助推拉千斤頂作用滑移跟進一個步距；當下方懸吊支柱擺正位置后升柱，后梁撐緊頂板，支架完成一個工作循環。第一節單體支護設備支架操作過程：第一節單體支護設備262.半卸載式滑移頂梁支架

在主滑移頂梁卸載時，尚有其它支護構件支撐或臨時支撐頂板的滑移。半卸載式滑移頂梁支架的頂梁由前梁3和后梁2組成，在前梁3和后梁2上均有可滑動副梁6，副梁6上裝有墊板和立柱7。頂梁箱體中設有彈簧拉桿4和推拉千斤頂5。1-擋矸板；2-主后梁3-主前梁；4-拉桿5-推拉千斤頂；6-副梁；7-立柱第一節單體支護設備2.半卸載式滑移頂梁支架在主滑移頂梁卸載時，尚有其27支架工作過程：主前梁3卸載，前梁3的副梁6支撐頂板，主前梁3與立柱向前滑移步距→升懸吊立柱，主前梁3支撐頂板→副梁6卸載，向前滑移步距→升柱，副梁6撐緊頂板。主后梁2卸載，后梁2上的副梁6支撐頂板，主后梁與立柱向前滑移跟進步距→升懸吊立柱，主后梁2支撐頂板→副梁6卸載前移步距→升柱，副梁6撐緊頂板，支架完成工作循環。第一節單體支護設備支架工作過程：第一節單體支護設備28第二篇采煤工作面支護設備第二節液壓支架工作原理和分類第二篇采煤工作面支護設備第二節液壓支架工作原理和29第二節液壓支架工作原理和分類液壓支架工作原理：升架、降架、推移輸送機和移架。

利用乳化液泵站提供的高壓乳化液通過液壓控制系統不同功能的液壓缸來實現。每架支架的進、回液管路都與連接泵站的工作面主供液管路和主回液管路并聯，全工作面的支架共用泵站作為液壓動力源。每架支架形成各自獨立的液壓系統。第二節液壓支架工作原理和分類液壓支架工作原理：30第二節液壓支架工作原理和分類

液控單向閥均設在本架內。操縱閥設在本架內——本架操作；操縱閥設在相鄰支架內——鄰架操作。第二節液壓支架工作原理和分類液控單向閥均設在本架31第二節液壓支架工作原理和分類(一)支架升降1.初撐操縱閥8處于升柱位置，高壓液體經液控單向閥6進入立柱下腔，立柱上腔排液，活柱和頂梁升起支撐頂板。頂梁接觸頂板，立柱下腔壓力達到泵站工作壓力，操縱閥置于中位，液控單向閥關閉，立柱下腔液體被封閉——支架的初撐階段→支架對頂板產生的支撐力稱為初撐力。支架初撐力

kN第二節液壓支架工作原理和分類(一)支架升降1.初撐32第二節液壓支架工作原理和分類2.承載支架初撐后，進入承載階段。頂板緩慢下沉，頂板對支架的壓力增加，立柱下腔壓力升高——支架增阻過程。下腔壓力超過安全閥5動作壓力→高壓液體經安全閥泄出，立柱下縮立柱下腔液體壓力小于安全閥動作壓力→安全閥關閉，立柱工作阻力保持恒定——恒阻過程。支架對頂板的支撐力稱為工作阻力，由支架安全閥的調定壓力決定。支架工作阻力

kN第二節液壓支架工作原理和分類2.承載支架工33第二節液壓支架工作原理和分類

3.卸載操縱閥8處于降架位置，高壓液體進入立柱上腔，打開液控單向閥6，立柱下腔排液→立柱(支架)卸載下降。

支架工作時的支撐力變化分三個階段：開始升柱至單向閥關閉時的初撐增阻階段t0，初撐后至安全閥開啟前的增阻階段t1，安全閥出現脈動卸載時的恒阻階段t2→液壓支架的阻力—時間特性。

第二節液壓支架工作原理和分類3.卸載34第二節液壓支架工作原理和分類液壓支架在低于額定工作阻力下工作時，具有增阻性，以保證支架對頂板的有效支撐作用；在達到額定工作阻力時，具有恒阻性；為使支架恒定在最大支撐力，具有可縮性，支架在保持恒定工作阻力下，隨頂板下沉而下縮。增阻性主要取決于液控單向閥和立柱的密封性能，恒阻性與可縮性主要由安全閥來實現——安全閥、液控單向閥和立柱是保證支架性能的三個重要元件。第二節液壓支架工作原理和分類液壓支架在低于額35第二節液壓支架工作原理和分類

(二)支架移動和推移輸送機

支架和輸送機的前移由底座3上的推移千斤頂4完成。

移架：降柱卸載→操縱閥使高壓液體進入推移千斤頂活塞桿腔，活塞腔回液，以輸送機為支點，缸體前移，把支架拉向煤壁。

推移輸送機：支架支撐頂板，高壓液體進入推移千斤頂活塞腔，活塞桿腔回液，以支架為支點，活塞桿伸出，把輸送機推向煤壁。第二節液壓支架工作原理和分類(二)支架移動和推36液壓支架的安全閥；要求高的密封性能和工作的可靠性，不采用通用溢流閥標準。

1-閥座；2-閥體；3-閥針；4-閥墊；5-閥墊座；6-導桿7-彈簧座；8-彈簧；9-調壓螺塞；10-過濾網

密封元件是閥墊4和閥墊座5，閥墊裝在閥墊座中，調壓彈簧8通過彈簧座7、導桿6和閥墊座5將閥墊緊壓在閥座1上，為了避免閥墊壓入閥座孔中過早損壞，在閥孔中裝有閥針3將其托住。動作靈敏，最高工作壓力達60MPa。此種閥結構較復雜，流量較小，液壓支架的安全閥液壓支架的安全閥；要求高的密封性能和工作的可靠性，不采用通用37大流量溢流閥

1-閥心；2-閥座；3-導向套4-隔膜；5-油室；6-氣室7-密封圈；8-阻尼孔9-充氣閥；10卸載孔

閥的后部氣室6內充高壓氮氣，代替剛度較大的彈簧。氣室壓力通過隔膜4和油室5間接作用在閥心1上，閥心采用差動式結構，用氣體和液壓力平衡閥心很高的開啟壓力——降低充氣壓力，克服高壓氣體難以密封的缺點，縮小氣室容積閥體上開有阻尼孔8，以減小閥心在開啟過程中的振動閥額定工作壓力達46MPa～50MPa，流量達1000L/min

大流量溢流閥1-閥心；2-閥座；閥的后部氣室6內充高壓氮38

液壓支架液壓系統中的換向回路每兩個二位三通閥成一對，組裝在一個片閥內，分別控制一個液壓缸活塞桿的伸出和縮回，若干片閥疊裝在一起，各片閥之間油路并聯，可以控制液壓支架各液壓缸的動作液壓支架液壓系統中的換向回路每兩個39第二節液壓支架工作原理和分類(一)支撐式支架

立柱支撐在頂梁上，沒有掩護梁。

支撐式支架按結構分有垛式和節式兩種。

液壓支架按其對頂板的支護方式和結構特點不同，分支撐式、掩護式和支撐掩護式。二、液壓支架分類第二節液壓支架工作原理和分類(一)支撐式支架40

垛式支架：底座為箱式，內裝復位機構，整體前移。兩排或三排立柱，每排立柱有兩根。大多數在底座上布置四根立柱，構成一穩定的支撐垛。

復位機構設置在底座箱中，通過橡膠或復位千斤頂扶定立柱缸體，允許缸體軸向微量串動。當頂梁受到水平推力時，立柱出現傾斜，復位機構在立柱傾斜力作用下發生變形，使立柱對頂板的水平推力有一定抵抗能力。降架后，立柱隨橡膠或復位千斤頂作用而正位，保證立柱在升架時能以正常狀態撐緊頂板。支架前移由推移千斤頂實現。第二節液壓支架工作原理和分類垛式支架：復位機構設置在底座箱中，通過橡41

節式支架：由兩個以上機械連接的架節構成，通過架節間互相交替移動實現前移。架節分主架和副架，由千斤頂和導向機構連接。主、副架互為支點依次前移，先行走為主架，后行走為副架。

支架動作過程：

副架支撐頂板，主架降架，利用移架千斤頂以副架為支點通過導向機構導向將主架前移步距；主架支撐頂板，副架降架，以主架為支點沿導向方向將副架移進一個步距支撐頂板，完成工作循環。第二節液壓支架工作原理和分類節式支架：支架動作過程：第二節液壓支42第二節液壓支架工作原理和分類

支撐式支架結構特點：

頂梁較長，長度4m左右；立柱多，4～6根，且垂直支撐；支架后部設復位裝置和擋矸裝置，以平衡水平推力和防止矸石竄入工作空間內。

支撐式支架支護性能：支撐力大，作用點在支架中后部，切頂性能好；對頂板重復支撐次數多，易把完整的頂板壓碎；抗水平載荷能力差，穩定性差；護矸能力差，矸石易竄入工作空間；支架工作空間和通風斷面大。適應于緩傾斜、頂板穩定的薄與中厚煤層。第二節液壓支架工作原理和分類支撐式支架結構特43第二節液壓支架工作原理和分類

(二)掩護式支架以單排立柱為主要支撐部件并帶有掩護梁的液壓支架。用于直接頂中等穩定以下，頂板周期來壓不強烈的采煤工作面。根據立柱布置和支架結構特點，掩護式支架分支掩掩護式支架和支頂掩護式支架。第二節液壓支架工作原理和分類(二)掩護式支架44第二節液壓支架工作原理和分類

支掩掩護式支架：

立柱通過掩護梁對頂板進行間接支撐，支撐效率低，頂梁短，控頂距小；多數在頂梁與掩護梁之間設有平衡千斤頂，少數支架只設機械限位裝置；頂梁后部與掩護梁構成的“三角帶”易卡進矸石，影響頂梁擺動，故一般在頂梁后端掛有擋板，作業空間狹窄，通風面積小。

支架有插底和不插底兩種形式。插底式配用專門的下部帶托架的輸送機，支架底座前部較長，伸入輸送機下部，對底板比壓小，是不穩定頂板和軟底板工作面的主要架型。不插腿式配用通用型輸送機，底座前端對底板比壓大，使用較少。第二節液壓支架工作原理和分類支掩掩護式支架：45

支頂掩護式支架：

立柱經過頂梁直接對頂板進行支撐，支撐效率高，頂梁比支掩掩護式支架長，頂梁后端與掩護梁鉸接，作業空間和通風斷面大于支掩掩護式支架；頂梁和掩護梁側面裝有活動側護板，擋矸性能好；多數支架將平衡千斤頂設在頂梁與掩護梁之間，少數支架將平衡千斤頂設在底座與掩護梁之間。

支架底座前端對底板比壓較大；頂梁有分式鉸接頂梁和整體剛性頂梁；底座有剛性底封式、剛性底開式和分式底座。第二節液壓支架工作原理和分類支頂掩護式支架：支架底座前端對底板比壓較大46第二節液壓支架工作原理和分類

掩護式支架結構特點：掩護梁較寬以擋住采空區的矸石進入作業空間，掩護梁上端與頂梁鉸接，下端通過前后連桿與底座連接。雙紐線機構以保持穩定的梁端距和承受水平推力。立柱支撐力間接作用于頂梁或直接作用于頂梁上。掩護式支架立柱較少，且傾斜布置，以增加支架調高范圍，支架兩側有活動側護板把密封架間。頂梁較短，一般在3.0m左右。掩護式支架支護性能：支撐力較小，切頂性能差，頂梁短，支撐力集中在靠近煤壁頂板，支護強度較大、均勻，掩護性好，能承受較大水平推力，對頂板反復支撐次數少，能帶壓移架。頂梁短，立柱傾斜布置，作業空間和通風斷面小。第二節液壓支架工作原理和分類掩護式支架結構47第二節液壓支架工作原理和分類

(三)支撐掩護式支架

在支撐式和掩護式架型基礎上發展，兼有這兩種架型的主要技術特征。適用于直接頂中等穩定、穩定和堅硬，周期壓力強烈，底板軟硬均可，煤層傾角一般不大于25o，煤層厚度1～4.5m，沼氣涌出量適中的采煤工作面。

根據支架的結構特點分支頂支撐掩護式和支頂支掩支撐掩護式。

第二節液壓支架工作原理和分類(三)支撐掩護式支架48第二節液壓支架工作原理和分類1-護幫板；2-護幫千斤頂；3-前梁；4-頂梁；5-前梁千斤頂；6-立柱；7-頂梁側護板；8-掩護梁側護板；9-掩護梁；10，11-連桿；12-底座；13-推移千斤頂；14-推桿

支頂支撐掩護式支架：兩排立柱都支撐在頂梁上。按立柱布置及架體結構型式不同分一般型、V型、X型、單擺桿型和短尾型等。第二節液壓支架工作原理和分類1-護幫板；2-護幫千斤49第二節液壓支架工作原理和分類

(1)一般型支架：

前排立柱向前傾斜，后排立柱近于直立的支架。支撐效率高，調高范圍較小，適用面廣，使用最普遍。

(2)V型支架：

前排立柱向前傾斜，后排立柱向后傾斜，呈V型布置的支架。立柱傾斜較大，傾角相同，支架調高范圍增大，適應煤層厚度變化和對頂板載荷的適應能力增強，但前、后排立柱在底座上的距離減小，影響行人和運送物料。適用于厚度變化較大的薄及中厚煤層。第二節液壓支架工作原理和分類(1)一般型支50

(3)X型支架：

前排立柱向后傾斜，后排立柱向前傾斜，呈X形交叉布置。傾斜度大，支架調高范圍增加，頂梁和底座較短，總體結構復雜，使用不多。適用于厚度變化較大的薄及中厚煤層。第二節液壓支架工作原理和分類

(4)單擺桿型支架：

頂梁與掩護梁為一體，掩護梁較短，與底座之間用擺桿連接。支架升降時頂梁端部運動軌跡為圓弧形，較雙紐線機構運動軌跡的水平位移量大，使端面距變化增加。支架總體結構簡單，重量輕，調高范圍小。適用于煤層厚度變化小的中厚煤層。(3)X型支架：第二節液壓支架工作原理和分51

(5)短尾型支架：

掩護梁陡立，較短，與頂梁連接的銷軸進入頂梁后部，使掩護梁上方受到頂梁后部保護的支架。雙紐線機構前連桿為單件，深入到后排立柱中間，后連桿靠近后排立柱，前、后連桿都較短，使掩護梁陡立，向采空區伸出較少，減輕了冒落矸石的沖砸力。頂梁活動側護板多為鉸接擺動式。短尾式支架的工作阻力和重量較大。適用于頂板堅硬、來壓強烈、冒落矸石塊度大的采煤工作面第二節液壓支架工作原理和分類(5)短尾型支架：第二節液壓支架工作原理和52支頂支掩支撐掩護式支架：

1-前梁；2-護幫千斤頂；3-護幫板；4-頂梁；5-前梁千斤頂；6-前立柱；7-頂梁側護板；8-后立柱；9-掩護梁；10-前連桿；11-后連桿；12-底座；13-推移千斤頂；14-推桿前排立柱支撐頂梁，后排立柱支撐掩護梁。支架結構單一，前排立柱向前傾，后排立柱向后傾且工作阻力多小于前排，工作中有時承受拉力→活柱腔用液壓閉鎖控制，柱頭與柱底用直通銷軸連接于掩護梁與底座之間(與千斤頂連接方式相同)。頂梁與底座較支頂支撐掩護式的短，結構較緊湊，整體剛性好，支撐合力靠近頂梁后部。底座前端比壓小，便于移架和適用于較軟底板。

第二節液壓支架工作原理和分類支頂支掩支撐掩護式支架：1-前梁；2-護幫千斤頂；53

支撐掩護式液壓支架技術性能：

頂梁長，有整體剛性和分體鉸接；有些頂梁帶外伸或內伸的伸縮梁。多數支架有雙人行通道，通風斷面大；支撐合力在頂梁后部，切頂能力強；底座為整體結構，有底封式和底開式；立柱傾斜度小，支撐效率高，調高范圍較小，適應煤層厚度的變化能力不如掩護式液壓支架；前后排立柱受載經常不均，在同樣煤層地質條件下要求其工作阻力和支護強度應高于掩護式液壓支架；液壓系統中的動力缸和控制元件多，操作較復雜，影響移架速度。第二節液壓支架工作原理和分類支撐掩護式液壓支架技術性能：第二節液壓支架工54第三節液壓支架結構

液壓支架按適用工作面截高范圍分薄煤層支架、中厚煤層支架和大采高支架。根據液壓支架在工作面的位置分工作面支架、過渡支架(排頭支架)和端頭支架。按適用采煤方法分一次采全高支架、放頂煤支架、鋪網支架和充填支架。按控制方式分為本架控制支架、鄰架控制支架和成組控制支架。

一、薄煤層液壓支架

根據煤層厚度分類，薄煤層截高為0.5～1.3m。薄煤層支架結構特點：第三節液壓支架結構液壓支架按適用工作面截高55第三節液壓支架結構薄煤層支架結構特點：

1．伸縮比大立柱多采用雙伸縮立柱，薄煤層支架高度低、操作不太方便，立柱很少用帶機械加長段結構。為滿足大伸縮比要求，特別是掩護式支架，立柱傾角較大，在低位狀態工作時，支護效率較低。第三節液壓支架結構薄煤層支架結構特點：156

2．人行通道困難在瓦斯含量大，對通風有特殊要求的綜采工作面，大多設計成雙人行通道。支撐掩護式支架，前立柱前留有人行通道，在前、后立柱間再設計行人通道；掩護式支架，立柱前后各設一通道，利于通風，便于行人。對于通風沒有特殊要求的綜采工作面，大多設計成二柱掩護式液壓支架，在柱前設置人行通道。第三節液壓支架結構2．人行通道困難第三節液壓支架結構57

3．梁體薄伸縮比大，最低高度很低——結構件設計既要滿足強度要求，又要截面高度尺寸盡可能小→結構件多采用高強度鋼板、箱型結構，頂梁前部有的設計成板式結構，甚至是幾層彈簧鋼板疊加。

4．結構交叉布置薄煤層支架在最低位置時，高度低，結構件除盡量薄之外，結構件間盡量采用空間交錯布置——前連桿大多設計成單連桿，后連桿設計成雙連桿，在最低位置時前、后連桿可以側投影重疊而不干涉。底座設計成分底座、活聯接，左、右底座中間為推移機構布置的空間。對于掩護式支架，平衡千斤頂和推移千斤頂采取交錯布置。柱前多為人行通道，支架推桿前部大多設計成板式，厚度50～70mm。人行通道要求最小寬0.6m，凈高0.4m。第三節液壓支架結構3．梁體薄4．結構交叉布置第三節58

5．簡化結構支架結構要盡量簡單，以減少事故，頂梁可設計成整梁，適當加寬頂梁寬度，一般可不設置活動側護板。第三節液壓支架結構6．提高控制系統自動化工作面行人困難→操作系統最好實現成組控制、自動控制或鄰架控制，以減輕工人體力勞動和提高安全程度、工作效率及產量。5．簡化結構第三節液壓支架結構6．提高控制59ZY1800/05/14S型掩護式液壓支架

第三節液壓支架結構

1．頂梁整體頂梁，不帶活動側護板，頂梁寬度1400mm。支架配刨煤機作業，為減少空頂距，頂梁帶伸縮梁，行程600mm。伸縮梁不伸時，立柱上鉸點位置使頂梁前后比為2.2:1；伸縮梁伸出時，前后比為2.9:1。ZY1800/05/14S型掩護式液壓支架第三節液60

1．頂梁考慮對底板比壓的影響確定立柱上鉸點位置，本支架要求底座前端比壓小于1.5MPa→控制立柱上鉸點垂足到底座前端距離為430mm。伸縮梁結構，為減小頂梁前端厚度，伸縮梁和伸縮梁千斤頂采用前、后連接方式布置。第三節液壓支架結構1．頂梁第三節液壓支架結構61

2．底座

底座為分底座，前端采用活連接，后端通過整體后連桿將底座后端聯在一起——左、右底座前端可分別微量抬起以適應不平底板。右底座外側設計有一框架，框架內裝定量推進器，框架也可控制底座下滑，起導向作用。

3．緊湊設計左、右底座中間設置厚60mm的板式推桿，后上部重疊布置推移千斤頂；后連桿為整體連桿，以保證支架剛度；前連桿設計成單桿，布置在推移千斤頂上方。兩立柱作用在左、右底座中心處，兩平衡千斤頂布置在推移千斤頂和立柱中間→支架在最低位置時，構件空間交錯。第三節液壓支架結構2．底座3．緊湊設計第三節液壓支架結構62

4．操作方式推輸送機和拉支架分段成組進行，一組10節或20節中部槽同時一次定量推進。推輸送機時，伸縮梁定量跟蹤伸出，以免空頂距太大。拉支架是1、3、5、7、9一組同時前移，然后是2、4、6、8、10一組亦同時前移。移動步距可以一組步距300mm，另一組600m為一步，需根據頂板狀況決定。支架既能成組控制，也可以每架手動操作。

第三節液壓支架結構4．操作方式第三節液壓支架結構63第三節液壓支架結構

1．適應“三軟”條件的液壓支架設計

三軟：頂板軟，易冒落；煤層軟，易片幫；底板軟，底板允許的比壓小于6MPa。

1)架型選擇“三軟”條件支架宜選用掩護式和插腿式掩護支架→頂梁較短，支架支撐的合力靠近煤壁，使靠近煤壁處支撐能力較強，也有條件改善底座對底板比壓。

2)關鍵部件設計

(1)頂梁設計

頂板軟→支架頂梁盡可能短，如插腿式掩護支架。頂梁短，減少對頂板反復支撐次數，減輕其破碎度，使頂梁不易冒空。二、中厚煤層液壓支架適用于煤層厚度1.3～3.5m的支架。第三節液壓支架結構1．適應“三軟”條件的液64第三節液壓支架結構

頂梁帶伸縮梁，當煤壁出現片幫時，及時伸出伸縮梁，維護新裸露的頂板，避免或減緩出現架前冒頂事故。頂梁帶有護幫板，護幫板伸出可以護住煤壁，有利于阻止煤壁片幫。護幫板和伸縮梁組合設計是防止煤壁片幫冒頂比較有效的結構。

第三節液壓支架結構頂梁帶伸縮梁，當煤壁出現片65

(2)底座設計底座是支架的基礎，必須有足夠的強度和剛度。底座還起傳力作用，合力作用點位置決定底座對底板比壓的分布規律。減少底座前端對底板的比壓是追求的目標之一。控制底座支反力在底座上作用點位置，可減少底座前端對底板的比壓。對于掩護式支架，立柱上鉸點在底座上垂足距底座前距離，對于軟底板應大于500mm。如有可能，此值越大，底座前端對底板比壓越小。第三節液壓支架結構(2)底座設計第三節液壓支架結構66第三節液壓支架結構

(2)底座設計支架在實際工作時，底座和底板的摩擦系數f=0.15左右出現的幾率較大，就是說底板對底座的支反力作用點還將后移。如支架高3m，立柱上鉸點垂足距底座前端距離為550mm，再加上摩擦力造成的水平分力使合力作用點后移，其值為0.45m→合力作用點離底座前端距離1000mm。第三節液壓支架結構(2)底座設計67第三節液壓支架結構

(3)抬底座裝置設計為在軟底板條件下支架能正常行走，在支架設計上盡可能減少底板比壓，同時支架也采取一些特殊設計，如抬底裝置。

①壓推移桿式提底座裝置

1-推桿；2-底座過橋3-提底千斤頂；4-推移千斤頂

在剛性過橋前面或后面設置一提底千斤頂3(設計成固定式或擺動式)固定式提底千斤頂在工作期間一直通過推桿壓住底板將底座前端抬起拉架，千斤頂在工作期間，承受一側向力。擺動式千斤頂是在開始拉支架行走瞬間將底座前端抬起，隨著支架前移，千斤頂將向前傾倒。當千斤頂至滿行程或千斤頂在框架上打滑時，提底千斤頂將失去功能。第三節液壓支架結構(3)抬底座裝置設計①壓推68第三節液壓支架結構1-撬板；2-底座；3-抬底千斤頂4-壓盤；5-半環②撬板式抬底裝置

在底座前端設置一副耳板，耳板上連接有包住底座前端的撬板，在底座上設置一抬底千斤頂3，千斤頂以底座2為支點，壓向撬板1。在千斤頂作用下，撬板繞鉸接軸轉動，將底座前端抬起。撬板抬起時和底座間形成一個夾角，使底座前移阻力減小，易于拉架。第三節液壓支架結構1-撬板；2-底座；3-抬底千斤頂69

③鄰架提底座裝置實際生產中，有的底板遇水泥化，支架行走困難，抬底千斤頂行程受限制不能奏效，采用以鄰架底座為支點的“拐杖”式抬底方法。兩個大行程千斤頂上部連接在要移動支架的頂梁上，下部支在鄰架底座上。這兩個千斤頂給初撐力后，將要行走的支柱降柱，由于頂梁被這兩個“拐杖”支住，無法下降，底座勢必抬起，容易拉架。千斤頂行程較大，一般較為有效，只是輔助時間長。第三節液壓支架結構③鄰架提底座裝置第三節液壓支架結構70第三節液壓支架結構

(4)掩護梁設計

掩護式支架的掩護梁比較長，且和水平線夾角比較小，掩護梁在水平線上投影大于頂梁在水平線上投影。掩護梁長，水平線夾角又比較小，掩護梁上堆積的矸石比較多，也就是說掩護梁上又增加一個重力，在此力作用下，將使頂梁上合力作用點后移，其結果是減少底座前端對底板的比壓，這是“三軟”支架設計的原則之一。第三節液壓支架結構(4)掩護梁設計71

“三軟”條件下使用的掩護式支架，其掩護梁長度和夾角設計十分重要→具有調整頂梁上合力作用點位置的能力，此能力大小根據需要及可能做到的程度確定。設計“三軟”條件下掩護式支架的掩護梁夾角，除要考慮掩護梁上要堆積一定量矸石，以求調整底板比壓外，同時要考慮掩護梁上滑矸的能力→在支架設計中，掩護梁在支架最低工作高度時，掩護梁和水平線夾角不得小于17o。第三節液壓支架結構“三軟”條件下使用的掩護式支架，其掩護梁長度和夾角設計十72第三節液壓支架結構

2．適應堅硬頂板的液壓支架設計堅硬頂板工作面頂板不易冒落，直接頂或基本頂懸頂時間長。一旦冒落，瞬間頂板壓力顯著增大，支架立柱安全閥來不及釋放，立柱可能遭破壞。

堅硬頂板液壓支架設計要求：

(1)根據直接頂和基本頂巖性、分類級別、截高及配套設備，確定支護強度和工作阻力，要有足夠切頂能力。(2)盡量減小掩護梁長度，增大掩護梁與水平夾角，減小掩護梁在水平線上的投影長度。如有的支架在低位狀態時，掩護梁與垂線夾角仍有300左右，相當于一般支架在高位狀態時的掩護梁夾角。如果在工作高度時，掩護梁大部分都能被頂梁所遮蓋是較為理想的。另外，掩護梁結構設計，除保證必要的強度和剛度外，還要具有抗沖擊能力。第三節液壓支架結構2．適應堅硬頂板的液壓支73

(3)支架掩護梁間的密封可嚴些，頂梁架間密封要求不十分嚴格，因為頂梁間漏矸的可能性較小。

第三節液壓支架結構

(4)設置大流量安全閥，以避免頂板沖擊壓力造成支架過載較大→安全閥流量的選擇應考慮立柱缸徑、沖擊載荷來壓程度。對于有沖擊載荷的頂板，如不采取頂板處理措施，立柱應安設一大一小兩個安全閥確保支架安全。

(3)支架掩護梁間的密封可嚴些，頂梁架間密封要求不十分嚴74第三節液壓支架結構

(5)考慮沖擊載荷影響，提高支架結構件安全系數，至少比通常支架安全系數提高20%。(6)考慮支架可能承受的水平方向沖擊力。支架結構件設計，摩擦系數取值考慮f=0.4時水平力對支架強度的影響。(7)頂梁側護板采用折頁式，后連桿在低位時和水平線夾角為負值。第三節液壓支架結構(5)考慮沖擊載荷影響，提高支75

3．適應高產高效要求的支架結構設計高產高效工作面對液壓支架要求：(1)支架結構簡單、可靠性高(2)支架在操作中，輔助時間應盡量短，采用手動快速移架系統單機操作，每架操作時間應不大于10s；采用電液控制系統，實現工作面支架成組程序控制。第三節液壓支架結構

(3)支架適應能力強。對小的斷層、地質構造，支架不需采取特殊措施即可移架、行走、支護頂板；對支架前少量的浮煤不需處理，支架即可順利行走；對于進入架內浮煤，支架不需特殊處理即可正常操作。3．適應高產高效要求的支架結構設計第三節液壓76ZY4000/14/32型掩護式支架

(1)整體頂梁，以增加靠近煤壁處的支護能力。整體頂梁無法下井，頂梁設計成雙銷式機械連接的整體頂梁。運輸時將鉸接梁前銷拆下，前梁下垂，減少支架運輸長度。頂梁前端設計有潛入式伸縮梁，伸縮量600mm。

(2)在支架工作高度內掩護梁與水平線夾角720～330。前連桿設計成單桿和立柱重合布置，既可減少運輸長度又可提高下柱窩斷面處的強度。(3)底座前端采用封底式，適應軟底板。為提高抗扭能力，底座前部大過橋設計。為增加剛性，底座后部中間設計成箱型結構，左、右兩部連成整體，增強支架抗扭能力第三節液壓支架結構ZY4000/14/32型掩護式支架(1)整體77第三節液壓支架結構

(4)底座后部設計后調千斤頂，當支架后部下滑時，通過后調千斤頂把支架調正。(5)設計有抬底千斤頂，個別支架底座陷底時，抬底千斤頂將底座抬起前移。(6)支架設計有防倒、防滑預留耳座和必要的附件，當需要采取措施時可以裝上防倒、防滑裝置。第三節液壓支架結構(4)底座后部設計后調千斤頂，78

(7)采用短推桿結構。千斤頂和推桿前后布置，千斤頂采用浮動活塞或差壓原理實現拉架力大、推溜力小要求。1-推移千斤頂2-差壓組合閥

第三節液壓支架結構

差壓閥2由單向閥和交替單向閥組成。推溜時，高壓液體經單向閥進入千斤頂大腔，同時推動交替單向閥進入千斤頂環形腔→高壓液體同時進入千斤頂大腔和環形腔，在兩腔同時產生液壓力——實現推溜。拉架時，高壓液體經交替單向閥進入千斤頂環形腔，同時打開大腔的單向鎖，使大腔液體流出，在環形腔液壓力作用下，實現拉架。

(7)采用短推桿結構。千斤頂和推桿前后布置，千斤79第三節液壓支架結構ZZ4400/17/35型支撐掩護式支架

為日產七千噸綜采成套設備研制。結構高度1.7～3.5m，寬度1430～1600mm，中心距1500mm，支護強度0.63～0.66MPa，初撐力3494～3880kN，對底板比壓0.88～2.18MPa，移架力553kN，推溜力247kN，移架步距800mm。

(1)為避免支撐掩護式支架頂梁長的缺點，采用前連桿布置在兩根后柱中間的緊湊型結構，和正常四連桿機構相比，支架外形尺寸縮短0.4～0.5m，支架受力狀況改善，重量減輕。結構特點：第三節液壓支架結構ZZ4400/17/35型支撐掩護80

(2)采用整體底座和整體頂梁結構形式，支架操作系統簡化，便于提高移架速度。為運輸方便，縮短支架運輸時縱向長度，掩護梁外形尺寸盡可能縮短。第三節液壓支架結構

(3)適應采煤機截深由0.6m加大到0.8m→推移裝置行程0.9m。(4)主要結構件選用16Mn板材，可免去焊前預熱工作，改善工藝性能，有利于保證部件的焊接強度和可靠性。(5)液壓系統采用大通道、大流量用兩條主供回液路的閉合供液系統，保證足夠流量，減少工壓力損失。(2)采用整體底座和整體頂梁結構形式，支架操作系統簡化，81三、大采高液壓支架

最大高度大于或等于3800mm，用于一次采全高工作面的液壓支架。大采高支架設計的重要技術要求：保證支架的穩定性和對大采高煤層的適應性。第三節液壓支架結構

(1)支架四連桿機構銷軸與銷孔配合間隙是影響支架橫向穩定性的重要因素。銷軸與銷孔最大配合間隙小于1.7mm。在空載條件下，支架處于最大高度時，頂梁水平狀態相對底座中心線最大偏移量應小于80mm。三、大采高液壓支架最大高度大于或等于3800mm82第三節液壓支架結構

(2)必須設置防倒調架裝置或預留連接耳座。可將工作面排頭3架支架組成“錨固站”，作為全工作面支架保持橫向穩定性的基礎。排頭支架組一般具有3個功能：①前調：第1、2架和第2、3架的底座前端分別用前調千斤頂連接，以保持支架底座前部的位置正確；②防倒：第1、2架和第2、3架的頂梁分別用防倒千斤頂連接，以控制排頭支架不傾倒；③防滑：第1架底座下側面與第3架底座后端用防滑千斤頂和圓環鏈連接，以確保第一架底座不下滑。第三節液壓支架結構(2)必須設置防倒調架裝置83

(3)大采高支架一般應設置雙向可調的頂梁和掩護梁活動側護板，側推力應大于支架重力。側護板彈簧筒應有足夠的推力，或者在千斤頂液壓管路上安設限壓閥，以保證大采高支架受橫向水平力時保持相鄰頂梁之間的正常距離。側護板限壓閥應具有立柱升柱時閉鎖和降柱時自動卸載的功能，以保證順利移架。第三節液壓支架結構(3)大采高支架一般應設置雙向可調的頂梁和掩護梁84第三節液壓支架結構

(4)大采高支架應設置底座調架機構工作面支架每架設置一組調架機構，一般安裝在底座后部。底調裝置的推力應大于支架的重力。當支架支撐時，用底調裝置頂住鄰架底座，防止支架橫向滑移；當支架移架時，用底調裝置調整支架與鄰架的間距。(5)當支架最大高度大于4.5m時，在礦井運輸和配套條件允許情況下，優先采用支架中心距1.75m；底座寬度在保證移架時不咬架的前提下，盡可能加寬，以提高支架的橫向穩定性。底座寬度一般為中心距減去100～150mm。中心距1.5m時，底座寬度一般1350～1400mm；中心距1.75m時，底座寬度一般取1600～1650mm。第三節液壓支架結構(4)大采高支架應設置底座調架85

(6)必須設置護幫裝置，護幫高度不小于800mm。必要時設置二級護幫板，最大護幫高度可達2m以上。第三節液壓支架結構(6)必須設置護幫裝置，護幫高度不小于800mm。第三節86第三節液壓支架結構

ZY6000/25/50型掩護式液壓支架配套大截面刮板輸送機和滾筒采煤機，截深1m，配套生產能力日產1.5萬噸。(1)整體頂梁，結構簡單可靠；(2)雙180缸徑的平衡千斤頂，調節力矩大；(3)剛性分體底座，有利排矸和浮煤；(4)反向推拉長推桿式推移機構，拉架力大；(5)采用雙向可調的活動側護板，4個80缸徑的側推千斤頂，調架力較大；(6)采用320缸徑的雙伸縮立柱；(7)結構件采用高強度鋼板，按高可靠性原則設計；(8)采用350L/min級快速移架系統。第三節液壓支架結構ZY6000/25/5087第三節液壓支架結構ZZ6000/25/50型支撐掩護式支架

(1)采用分式鉸接頂梁，雙160缸徑的前梁千斤頂，前梁支撐力大，對頂板適應性強；(2)經過總體參數優化設計，支架結構受力合理，梁端距變化小；(3)支架具有雙人行通道，通道寬暢；第三節液壓支架結構ZZ6000/25/50型支撐掩護88第三節液壓支架結構(4)快速移架液壓系統；(5)支架切頂能力大，抗沖擊能力強；(6)4根230mm缸徑雙伸縮立柱，調高范圍大；(7)結構件采用高強度鋼板，按高可靠原則設計；

(8)4根缸徑80mm、行程200mm側護板千斤頂和140mm缸徑的底調千斤頂，調架力大。第三節液壓支架結構(4)快速移架液壓系統；89第三節液壓支架結構四、特種液壓支架(一)鋪網液壓支架液壓支架中帶有鋪網機構的支架，簡稱鋪網支架。鋪網支架在厚煤層分層開采時使用，在支架結構上與普通支架有很多相同之處，區別主要在支架后部。鋪網支架后部帶有尾梁、擺桿、鋪網機構等，在支架的后部要提供鋪聯網作業的空間。第三節液壓支架結構四、特種液壓支架液壓支架中帶90

鋪網支架與普通支架相比特點：

1．支架高度普通支架高度根據煤層厚度確定，鋪網支架高度確定主要考慮因素:

(1)煤層厚度在支架選型和設計時，使支架截高與煤層厚度相匹配，支架截高與煤層總厚度成整數倍關系，再考慮200mm的富裕量即為支架的最大高度。

(2)使工作面易于管理鋪網支架采高多為3.3m左右，在這種高度下，工作面容易管理，提高產量。支架的最大高度為3.5m。

(3)考慮支架整體運輸支架在井下能夠整體運輸，搬家方便。第三節液壓支架結構鋪網支架與普通支架相比特點：第三節液壓支架結構91

2．支架后部有足夠安全空間鋪聯網作業是在支架的后部進行，要求支架的后部提供足夠的安全空間后部空間由掩護梁和尾梁形成和維護，后部空間高度不小于1.1m，寬度不小于1.0m，以便進行鋪聯網作業。

尾梁控制方式：千斤頂控制尾梁和四連桿控制尾梁。1-底座；2-掩護梁；3-尾梁；4-后連桿；5-擺桿第三節液壓支架結構2．支架后部有足夠安全空間尾梁控制方式：千斤頂控92

千斤頂來控制尾梁，操作尾梁方便靈活，安全性較差，容易產生誤動作傷人。四連桿控制尾梁——四連桿由掩護梁、后連桿、尾梁和擺桿組成，安全可靠，不會產生誤動作，但尾梁不能任意操作，只能隨支架的升、降而動作。第三節液壓支架結構1-底座；2-掩護梁；3-尾梁；4-后連桿；5-擺桿千斤頂來控制尾梁，操作尾梁方便靈活，安全性較差，容93第三節液壓支架結構

3．架間要有足夠的行人運網空間運送金屬網和行人要從相鄰兩架間通過，要求相鄰兩架之間要有足夠的行人空間，一般相鄰兩架間的距離要大于400mm為增加架間的空間，可以采取減小底座寬度，后連桿采用單連桿，前連桿采用“Y”形連桿等措施。

4．保證架間距不變保證架間距不變作用：保證網槽和網卷不與相鄰支架底座干涉，碰壞網槽或網卷；保證金屬網有足夠的搭接量，以保證鋪網的質量。第三節液壓支架結構3．架間要有足夠的行人運網空間94

鋪網機構是安放網卷并隨支架前移能實現自動鋪網的機構。國內鋪網支架的鋪網機構主要有3種。

(1)鋪網機構在安放網卷前，把軸穿入網卷中心，然后把軸安放在固定座上。隨著支架前移，網卷繞軸轉動并展開，實現自動鋪網。優點：網卷繞軸轉動，轉動靈活，網卷不易脫落。缺點：安放網卷前需穿軸，操作麻煩。

第三節液壓支架結構鋪網機構是安放網卷并隨支架前移能實現自動鋪網的機構。95

(2)鋪網機構主要由一網槽組成，網槽固定在底座或后連桿上，網卷放入網槽內，一端從槽內引出，隨著支架前移，實現自動鋪網。鋪網機構網卷不需穿軸，放網方便。網卷轉動不太靈活，有時網會從網槽中脫出。

(3)柔性鋪網機構網卷用一根鋼絲繩穿過，鋼絲繩兩端固定在相鄰支架上。鋪網機構主要用于架間網的鋪設，鋼絲繩柔性，能隨支架的前移作正常扭斜.第三節液壓支架結構(2)鋪網機構主要由一網槽組成，網槽固定在底座或后連96第三節液壓支架結構

鋪網由鋪網支架的推移自動完成，聯網工藝有兩種形式，手工聯網和機械化自動聯網。機械化自動聯網與手工聯網相比，聯網速度快，減輕了勞動強度，但聯網質量低于手工聯網。國內機械化自動聯網有兩種結構型式：每個支架一片菱形網，網寬1670～1700mm，網邊兩側帶有網鉤。安放網卷時，上網卷網鉤向下，下網卷網鉤向上，通過推移液壓缸的推移使上、下網通過導向輪送到上、下壓網板內搭接，支架前移時，由壓網千斤頂壓網，實現自動聯網。1-上網卷；2-下網卷；3-導向輪；4-下網千斤頂

第三節液壓支架結構鋪網由鋪網支架的推移自動完97第三節液壓支架結構1-上網卷；2-下網卷；5-聯網器類似于釘書機。兩個千斤頂通過連桿機構帶動聯網器上的壓塊，使聯網卡穿過兩片網的搭接部分，從而使兩片網成為一體，完成聯網。第三節液壓支架結構1-上網卷；2-下網卷；5-聯網器98第三節液壓支架結構(二)大傾角液壓支架支架最大高度不大于3.2m、使用傾角為350～550，或最大高度3.2m以上4.5m以下、使用傾角200～400的液壓支架。大傾角液壓支架與普通支架相比特點：

1．受力狀態復雜當截高3m，傾角300時，頂板對支架的合力作用點已經位于底座的外邊→支架掩護梁受側向力非常大→大傾角支架在設計和制造中要保證有足夠的強度，尤其是掩護梁要有較大的安全系數。

2．支架自由狀態失穩支架安裝在傾角大于200的工作面時，在非支撐狀態或自由狀態時，自身失去穩定性。為防止支架倒架和下滑，要求支架配備防倒、防滑機構→支架結構比較復雜。第三節液壓支架結構(二)大傾角液壓支架99第三節液壓支架結構

3．作業環境惡化支架在傾角200～550工作時，頂板冒落碎石或片幫煤塊在重力作用下產生很大的加速度，將威脅工人安全，應有完善的防護裝置。為增加支架的穩定性，在支架設計時，盡量增加支架的底座寬度，降低支架重心。大傾角液壓支架除滿足普通支架技術要求外，還應滿足特殊要求：(1)為防止升、降架時矸石傷人，液壓系統采用鄰架控制。(2)嚴格控制雙紐線機構銷孔間隙，雙紐線機構銷孔與銷軸的間隙應小于1.6mm，連接耳座軸向最大配合間隙小于12mm。第三節液壓支架結構3．作業環境惡化100

(3)支架應有足夠的初撐力，初撐力與工作阻力之比不小于83%，配備初撐力保持閥，使支架保證達到初撐力。(4)移架機構在收回位置時，推移機構與底座前端單邊側向間隙不應小于30mm。(5)在支架最大使用角度時，保證支架的一側活動側護板推出和收回后，支架最大和最小總體寬度滿足工作面最大傾斜角對寬度的要求。(6)支架的活動側護板應為雙側活動側護板。側護板應滿足相鄰兩支架前、后錯動一個步距時，保證移架方向不小于200mm的重合量；相鄰兩架高差200mm時，保證頂梁側護板在高度方向上有不小于200mm的重合量。第三節液壓支架結構(3)支架應有足夠的初撐力，初撐力與工作阻力之比不小于8101第三節液壓支架結構

(7)工作面傾角大于350時，支架的人行道處應設可靠的人行梯子和扶手。(8)工作面傾角大于350時，在采煤機機道與人行作業空間之間，支架上應有隔離裝置，以防止煤塊或矸石傷人。(9)支架的縱向設有可安裝防護板的吊鉤。(10)在工作面下端口應布置有特殊支架構成的下排頭支架組，并按有關試驗規定進行防倒、防滑、移架、調架等性能試驗，要求支架操作方便，動作靈活。第三節液壓支架結構(7)工作面傾角大于350時，102

1．大傾角液壓支架防護裝置

(1)活動側護板活動側護板作用：起擋矸密封、支架前移時導向、防倒調架作用。大傾角液壓支架的活動側護板必須是雙側活動側護板，以便根據工作面傾角方向調整活動側護板的方向。活動側護板的活動側應向上，在支架移動過程中，與其相鄰下一支架的活動側護板可以扶持上一架支架。第三節液壓支架結構1．大傾角液壓支架防護裝置第三節液壓支架結構103

(2)排頭支架的防倒、防滑裝置對于大傾角液壓支架，必須配備排頭支架，排頭支架由3～5架組成。排頭支架是整個工作面的基礎，首先要解決排頭支架的防倒、防滑問題。排頭支架防滑裝置作用：防止支架下滑，調節架間距，當支架下滑時使支架復位。1-防倒千斤頂2-調架千斤頂3-兜角千斤頂第三節液壓支架結構(2)排頭支架的防倒、防滑裝置1-防倒千斤頂第三節104

平拉式防滑裝置：調架千斤頂2的兩端有連接頭，連接頭與支架底座相連，通過調架千斤頂2的推拉實現調架。平拉式調架比較容易，但沒有導向功能。

兜角式防滑裝置：調架千斤頂3安裝在排頭支架的第一架底座下側，通過圓環鏈與第三架底座相連。第一架降架后，收調架千斤頂實現調架。第三節液壓支架結構頭支架防滑裝置形式有調架梁、調架桿、平拉式和兜角式4種。

1-防倒千斤頂2-調架千斤頂3-兜角千斤頂平拉式防滑裝置：調架千斤頂2的兩端有連接頭，連接頭與105

防倒裝置作用：防止支架歪倒，出現倒架能把支架扶正。防倒裝置結構形式主要有斜拉式和平拉式。

斜拉式：防倒千斤頂1和圓環鏈組成。千斤的一端與排頭支架第一架的頂梁相連，另一端與第三架的底座相連，通過防倒千斤頂的拉力來實現防倒。1-防倒千斤頂2-調架千斤頂3-兜角千斤頂第三節液壓支架結構防倒裝置作用：1-防倒千斤頂第三節液壓支架結構106第三節液壓支架結構

(3)工作面支架的防倒、防滑裝置有排頭支架為基礎，一般情況下，工作面支架只是留有安裝防倒裝置的位置，平時防倒裝置不安裝。每個支架都配備防滑裝置，以備隨時進行調架，其結構形式可以與排頭支架的防滑裝置一樣。第三節液壓支架結構(3)工作面支架的防倒、防滑107支架結構高度：2.3～4.5m寬度：1430～1600mm支架中心距：1500mm支護強度：0.59～0.68MPa初撐力：2580～2600kN對底板比壓：1.27～1.36MPa控制方式：鄰架控制適應煤層傾角≤350、基本頂來壓明顯、直接頂中等穩定條件。第三節液壓支架結構

ZYD3400/23/45大傾角液壓支架支架結構高度：2.3～4.5m108主要特點

(1)嚴格控制四連桿軸與孔配合間隙，使支架初撐時不會造成較大的橫向偏斜，改善支架受力狀況。(2)頂梁有伸縮梁、前梁、向上翻轉的護幫板，適應對不平頂板的支護，也給處理頂板事故帶來方便。(3)設有二級護幫裝置，維護煤壁面積加大，有效防止煤壁片幫和頂板抽頂冒空。(4)大缸徑平衡千斤頂，兩平衡千斤頂的推拉力分別為904kN和1260kN，提高了平衡千斤頂對支架的調節能力。第三節液壓支架結構主要特點(1)嚴格控制四連桿軸與孔配合間隙，使支架109

(5)支架頂梁和掩護梁間設有機械限位裝置，當頂梁和掩護梁間夾角達到1700時，機械限位起作用，保護平衡千斤頂。(6)工作面下端配3架一組的排頭支架，頂梁用防倒千斤頂相連，限止支架歪倒，并配有兜角式防滑裝置。(7)工作面中部支架設有防倒、防滑裝置，支架頂梁上配有防倒千斤頂，底座上設有導向梁。第三節液壓支架結構主要特點

(5)支架頂梁和掩護梁間設有機械限位裝置，當頂梁和掩110第三節液壓支架結構(三)放頂煤液壓支架第三節液壓支架結構(三)放頂煤液壓支架111

放頂煤液壓支架發展從研制低位放頂煤液壓支架開始，經歷了高位、中位放頂煤，現在又回到低位放頂煤。

高位放頂煤液壓支架：放煤口處于支架上部(頂梁)。單輸送機運送采煤機的落煤和放落的頂煤，工作面運輸系統簡單。放煤口較高，煤塵較大，支架頂梁較短，容易出現架前頂煤放空而造成支架失穩或移架困難現象。第三節液壓支架結構放頂煤液壓支架發展從研制低位放頂煤液壓支架開始，經112第三節液壓支架結構

中位放頂煤液壓支架：放煤口位于支架高度中部(掩護梁)。工作面為雙輸送機，一前一后分別運輸采煤機的落煤和放落的頂煤。工作面有兩套獨立的出煤系統，采煤和放煤間干擾較少，可以實現采、放平行作業，提高工作面生產率。第三節液壓支架結構中位放頂煤液壓支架：113

低位放頂煤液壓支架：

放煤口位于支架后部掩護梁下方，后輸送機直接放在底板上或在底座后方拖板上。第三節液壓支架結構MG400/920-QWD型采煤機端面配套圖低位放頂煤液壓支架：第三節液壓支架結構MG4114第三節液壓支架結構結構和性能特點：

(1)雙前連桿和單后連桿結構的寬形反向四連桿機構，支架抗偏載能力和整體穩定性提高。(2)大插板式尾梁放煤機構，尾梁千斤頂可雙位安裝(支設在頂梁或底座上)，一般支設在頂梁上。后部放煤空間大，為順利放煤創造良好作業環境，充分發揮后部輸送機的運輸能力，操作維修方便。尾梁擺動有利于落煤，插板伸縮值大，放煤口調節靈活，對大塊煤的破碎能力強，顯著提高頂煤的采出率。目前我國廣泛使用低位放頂煤液壓支架，以反向四連桿式低位大插板放頂煤液壓支架為發展方向。第三節液壓支架結構結構和性能特點：(1)雙前連桿115

(3)支撐掩護式支架，后排立柱支撐在頂梁與四連桿機構鉸接點后端，適應外載集中作用點變化，切頂能力強。第三節液壓支架結構

(4)頂梁相對較長，掩護空間較大，通風斷面大，對頂板的反復支撐可使較穩定的頂煤在礦壓作用下預先斷裂破碎，利于放煤。(5)反向四連桿機構經過總體參數優化設計，連桿力較小，是一般正向四連桿機構連桿力的50%～70%，支架結構可靠性高。(6)底座對底板比壓分布合理，前端比壓較小，能適應軟底板條件，移架阻力小，有利于順利移架。(3)支撐掩護式支架，后排立柱支撐在頂梁與四連桿機構鉸接點116

放煤機構是設計放頂煤液壓支架的關鍵，①自由地控制放煤；②破碎大塊煤。放煤機構型式：擺動式放煤機構、插板式放煤機構和折頁式放煤機構。第三節液壓支架結構1-放煤千斤頂2-插板千斤頂3-放煤擺動板4-插板

擺動式放煤機構組成：放煤千斤頂、插板千斤頂、放煤擺動板和插板，主體是放煤擺動板