放顶煤液压支架设计概述

放顶煤液压支架设计概述

张林

(安徽省矿业机电装备有限责任公司)

摘要：目前国内放顶煤工作面使用的主要架型为四柱支撑掩护式放顶煤

液压支架，四柱放顶煤液压支架具有支撑掩护能力强，稳定性高，行人道宽，

本文主要陈述了ZF6800/19/38支架基本操作方便等优点，因此被广泛应用。

参数确定的方法，并对放顶煤支架的主要部件进行了设计讨论。

关键词：放顶煤支撑掩护式液压支架设计

0引言

液压支架设计的合理与否直接关系到工作面的产量和其他各项经济技术指标，对改善工作面劳动条件、减轻工人的笨重体力劳动、确保安全生产有很大的影响。

在开采煤层的底部布置综合开采的工作面放顶煤综合机械化开采的实质，除常规意义的三机(采煤机、输送机和液压支架)采煤外，在煤矿开采的时候常利用矿山自身的围岩压力和人为因素的松动使工作面上部的顶煤破碎，并且随着工作面的不断推进，在工作面的前方回收或者是放出。作为放顶煤综合机械化开采最重要的设备之一就是放顶煤液压支架，它的质量和性能直接影响着放顶煤综合机械化开采的发展。

1架型设计

为了满足长壁工作面的生产要求对液压支架提出了以下要求：1.1能有效地控制顶板。具体有这些要求：能适应顶板下沉、来压及冒落的特性；能防支架前方与上方冒顶；不应出现陷底而影响性能与移架。

1.2应该适应煤层地址条件变化。要求支架有足够的调高范围；适应不平顶底板、台阶和断层等条件；适应煤层倾角变化。

1.3能够保证正常的生产循环。也就是说应保证正常移架、推溜；能与采煤、运输等工艺准确配合；运输，安装，搬家方便；还得便于维修。

1.4保证安全的工作空间。具体要求如下：有宽敞的工作空间；

排矸；能良好的通风、照明、通讯、防尘、防火。能很好的防矸、

1.5最后对于投资者来说，应该保证初期投资低、维修费用低。2支架工作状态分析

ZF6800/19/38支架为四柱支撑掩护式放顶煤液压支架，其正常工作状态主要可分为以下三种：

2.1“给定载荷”工作状态是指液压支架所受的外力载荷所产生的外力的合力不超过液压支架额定工作阻力的阶段。在此工作状态下，液压支架属于被动支撑阶段，其外载的大小及作用位置直接决定支护性能的好坏。

2.2“限定载荷”工作状态指液压支架所受的外力载荷所产生的外力的合力超过液压支架额定工作阻力的阶段。在此工作状态下，由于立柱的安全阀一直处于开启状态，液压支架支护性能已经发挥到极限状态，因此可以说外载的作用位置直接决定着液压支架支护性能的发挥。

2.3初撑状态是指液压支架在支撑顶板时，达到支撑强度时所

液压支架属于主动支撑，其需初撑力要求的过程。在该支撑状态下，

液压支架初撑力与外载大小是相平衡的。

3液压支架部件分析

ZF6800/19/38型放顶煤液压支架属于低位放顶煤支架，该支架的结构特征是：顶梁及掩护梁与前梁是三位一体设计，这样不仅提高了结构的整体刚性，而且减少了部件数量；由于采用了加长摆动尾梁，支架由于提供了足够的后部输送机维护操作空间，既便于放顶煤操作，又提高了放煤效率；采用单摆杆结构，支架结构稳定又简单；在顶梁上预留出放炮松动围岩的位置，不仅增大了生产安全的系数，同时也为煤炭采出率和原煤生产效率的提高提供保证；为了保证液压支架推溜和自移动作的顺利完成，为了控制问题的发生，支架宽度要与420／30刮板输送机中部槽长度相配套。

该液压支架采用了小间隙设计，减小了各部件之间铰接点处孔和销轴之间的配合间隙，减小了各部件铰接点处摆动间隙，这样便使支架的整体稳定性和使用寿命得以提高。同时运用应力有限元模拟对支架的分析，对该支架的结构参数进行优化处理，使得各部件布置更加紧凑合理；各个部件结构简单合理高效，有效地降低了支架的整体重量，使得该支架具有运输方便，价格便宜，体积小等特点，极大地满足了用户要求。

4制造工艺分析和经济分析

ZF6800/19/38轻型放顶煤液压支架最为突出的是其整体顶梁结构，既有不规则料又有大块料，这便给生产施工带来诸多不便，也难以提高材料的使用率，也会影响生产支架的整体经济效益。采用先进的焊接制造工艺，克服制造上的种种困难，将不规则工件和大工件

为了实现设计目标，常采用保证焊缝合理划分成若干小件拼接起来。

强度高于母材来完成，以实现设计工艺性筋板工艺来改进方案，该改进方案相对于整体下料，节约材料一倍左右，采用分步加工整体组焊接降低施工难度提高效率。对于小部件如挑梁、单摆杆、尾梁、推移杆等，为了改善制造的经济效果，常采取分步装配来保证制造精度和提高生产效率。

为了了解ZF6800/19/38轻型放顶煤液压支架的经济效果和制造流程，在ZF6800/19/38轻型放顶煤液压支架生产过程中，通过设计工艺性再造实践，缩短了制造工期，比计划工期缩短了一周；产品质量水平得到提高，创造了良好的经济效益，产品优良率达到80％以上。

ZF6800/19/38支架主要参数

支架形式型号高度中心距初撑力工作阻力支护强度底座前端

参数

四柱支撑掩护式放顶煤支架

ZF6800/19/381900-380015005618-569168000.95-0.971.5-2.7(f=0.2)

单位

mmmmKNKNMpaMpa

5液压支架的主要特点

5.1支架顶梁前部是由双前梁千斤顶铰接前梁体结构组成，为

下摆了适应顶板起伏的变化，在正常工作状态下，可以控制前梁上、

动15°。

5.2通常根据支架工作阻力的大小选择确定前梁千斤顶，一般选择的范围在140～230mm。

5.3在液压支架的运输过程中，前面的拆掉前梁千斤顶使前梁下摆，后面的拆掉尾梁千斤顶使尾梁下摆到极限位置，这样可以大大降低整体运输面积。如果对总体重量要求较小的情况下，也可以考虑直接把前梁和尾梁拆掉，这样既满足下井尺寸，同时重量也得到满足。

5.4从分析支架整体受力情况来看，当后部支架之上的煤较空时，支架合力作用点可以前移。当支架前部负载过大时，前梁千斤顶安全阀开启，前、后立柱的受力状况发生变化，从而遏制了支架拔后柱状况的发生，也较快地降低了支架恶劣受力状况，这也是四柱铰接顶梁放顶煤支架的最大的优点。

6液压支架发展与展望

在液压支架设计制造过程中必须要考虑到环境的影响因素。由于煤矿井下液压支架的工作条件相对较恶劣，必须要慎重考虑人、机环境的相互制约关系。绿色设计是将产品结构、材料选择、外

工艺方法和色彩搭配按照一定的规律，采用艺术的方法加观造型、

251矿山天地

关于加强煤矿安全文化建设的探讨

邓巧华

（平顶山天安煤业天力有限责任公司）

摘要：本文从融入安全文化理念、改进工艺、推进质量标准建设、加大安

全管理力度和推行精细化管理等五个方面，探讨了如何加强煤矿安全文化建

设。

关键词：煤矿安全文化建设研究

安全是矿山的永恒主题。安全文化是安全管理的灵魂。当今社会

因此，每竞争无处不在，优胜劣汰适者生存，是不可逆转的自然规律。

个企业要想在社会上求得生存和发展，并在社会上站稳脚跟，永立时代潮头，就必须顺应形势变化，不断对自身进行调整，用先进的企业文化引领人，用系统的管理机制激励人，用科学的精细化管理规范人，已成为当今企业提升员工素质的有力法宝。

安全文化作为新的管理理论，在企业文化建设中越来越发挥出重要的作用。特别是随着经济时代的到来，企业之间的竞争越来越表现为员工素质的竞争。高素质的员工成就高素质的企业，高素质的企

如何嫁接安全文化，融入安全理业才能拥有更新的知识结构。因此，

念成为当今管理工作的重中之重。

结合天力公司实际情况，对如何搞好安全文化，还存在以下几点障碍。第一，我们属于地方国有煤矿，安全文化、安全理念相对来说还

特色化。第二，我们的部分设备还比较老比较滞后，未形成系统化、

化，运行可靠性差，生产工艺还很落后。第三，煤层赋存条件差，采煤战线拉长，安全工作难度加大。第四，工人文化素质普遍比较低下，学习能力、接受新知识能力还很差。

但是，世上无难事，只要肯登攀。只要我们付出了一定的努力，只要我们投入足够的时间和精力，这些难题、障碍也就会迎刃而解。

首先，我们应从安全文化理念的融入做起，要充分利用各种途径大力灌输“生命至上、安全为天”的安全理念。我们都知道，思想是一个很有用的意念，一旦某种思想在人的头脑里扎下根，便很难根除。如今，我们单位里都制作了安全标语、黑板报、排版等理念知识，挂在显眼处，井下也都办起了安全文化长廊，这在一定程度上都在提升着职工的安全理念，但只做到这些还远远不够。我们还应该把工作做细、做巧。如用身边人讲解身边事教育，公司管理人员可以认真整理本单位历来发生的事故案例，在各区队的安全学习会上进行剖析，让

各班组也可开展人人都是“小教员”的活动，职工把自职工铭记教训。

己工作中的经验传授给工友，同时让“三违”人员献身说教，在班组形“人人当教员，人人讲安全”的良好氛围。规范班前会二十分钟安全成

学习制度，创新班前会安全教育形式，自创安全快板、戏曲、三句半等文艺节目，提醒职工勿忘安全；在各个生产矿开展安全知识竞赛、技术比武、练兵、安全演讲赛，让职工在现场操作过程中，自觉苦练技能，达到岗位作业标准化水平，同时，也可以反面警示、心理调试，对“三违”人员采取办学习班、曝光、经济处罚、协管员与“三违”人员“结对子”等活动，并采取家访、座谈等形式，解除“三违”人员思想顾虑，用亲情打动职工，有效遏制“三违”现象的发生。另外，还可在井口设立亲情茶水站，组织安全协管员为职工洗衣服，绣安全鞋垫，让职工

（上接第251页）以组合，充分实现人机环境系统的高度统一。传统观念上的液压支架形象将被低耗能、高效率、安全、可靠、造型美观、易维修的新型支架所取代。这种绿色设计，可以说是人类可持续发展战略在支架设计中的体现，它不仅考虑到环境和资源既要符合经济发展的要求，又要满足人类生存发展需要，例如：ZF6800/19/38液压支架在设计过程中便使用了多目标模糊化设计，在设计制造过程中满足移架速度快，支撑力大，用材少，重量轻等优点，由每个目标确定相对应的函数，这样便得到多个目标函数，组合优化后，便能最终确定最佳方案。

7结论

在ZF6800/19/38放顶煤液压支架从选型设计到最终的设计制

只有把这些都落到实处，才能真正使安全理念深入体会到家的温暖。

人心。

其次，要加大安全投入力度，逐步改进工艺。近两年来，我们吴寨矿改扩建项目比较多，新建了主扇房，更换了主扇，提高了矿井通风能力，对井下巷道扩修，既提升了局部通风能力，又保证了安全。公司还建立了瓦斯监测系统并与集团公司联网，改造了部分矿井的提升系统，更换了绞车，增大了绞车的功率，全面提升矿井提升能力，提高

但是，安全投入的力度还不够。我们应大力培育人才，了生产效益等。

为企业发展积蓄人才力量。我们还应采取在岗培训与业余培训相结合、请进来与走出去相结合，半脱产与脱产相结合的方式，有计划、有重点、全方位地开展全员技术培训，并大力开展科技创新、技术攻关活动，提升职工技术素质和整体科技水平，要坚持走科技兴企之路。为此，我们要完善自己的管理模式，营造团队精神、改善心智模式，激发职工群体思维，这样才能预防各类灾害的发生。

第三，我们要积极稳妥的推进质量标准化建设，增强职工安全

爱学习的管理人员到集团公司先进意识。我们应组织一批善学习、

单位参加学习，到全国各地大型煤炭企业学习，并组织他们对参观、学习情况进行讨论找差距、找不足、定标准、树信心，然后把别人的先进经验用到自己的实际工作中去。并要求每位职工上标准岗、干标准活，全面落实安全责任，提高职工质量标准化意识和实

“干好本职工作就是人才”的理念，鼓励职工刻苦际操作能力。叫响

钻研、实践成才、岗位成才、自学成才。完善激励约束机制，进一步提高各类人才的政治和经济待遇。这样，才能激发职工工作和学习的积极性。

第四，加大安全管理力度。强化公司、矿、队三级管理制度，根据实际情况制定操作性强、符合矿实际的安全生产管理制度，完善各项

进一安全生产管理制度，完善各项安全生产责任制。通过建章立制，

步完善激励约束机制，强化基层单位工作的主体地位和党政工团主要领导责任，充分体现经济利益的激励约束机制，使安全责任与经济利益有机结合起来，并建立部门联动保安全活动。安全六条线齐抓共管，每个线都要各负其责，共同筑起安全大梯，不能留有丝毫的隐患，从而保证梯坝坚不可摧。

第五，认真推行OPM精细化管理，制定企业“双定”标准，立足本单位实际情况，制定出坚持保证安全生产的原则、坚持以人为本的

坚持结合稳定劳动组织结构的原则，从而稳定队伍，科学设岗，原则、

注重绩效，强化激励。职工应结合实际，规划个人职业生涯计划，找到适合自己的发展机会和途径，充分显示自己的才智。形成人岗相宜、人尽其才、人才辈出的用人环境，使职工时时按安全作业标准操作，上标准岗、干标准活，在岗一分钟，安全六十秒。

安全文化建设是一个循序渐进的过程，它需要我们付出毕生的

去修复、去完善，使它日趋完美，从而成为企业前精力不断地去探索、

进中的航标灯，指示企业一步步走向辉煌。造过程中，通过现场使用来检验研究支架性能，对每一个环节均进行优化处理，为使支架能够获得较好经济效益，不断在此过程中完善ZF6800/19/38轻型放顶煤液压支架方案。在支架的设计生产中不断采用新技术，提高了我国煤炭装备制造业的技术水平和对核心技术的掌握能力。

参考文献：

[1]王国法等著.液压支架技术[M]北京煤炭工业出版社，1999，251一252.

[2]高悦.综放支架四连杆机构分析及程序设计[J]煤第10期2卷13～15.

1988.[3]赵宏珠.常压下支架的工作阻力[M]北京中国矿业大学出版社，

252