工作面支架
用于维护工作空间安全的设备
在回采工作面中支撑顶底板,以维护工作空间安全的设备,有木支柱、金属摩擦支柱单体液压支柱、自移式液压支架、气垛支架和方框支架等数种。《天工开物》中,记述了中国古代使用木支柱支护工作空间的技术。20世纪40年代初,英国、苏联等主要产煤国家开始大量使用金属摩擦支柱。1947年英国首先制造出自移式液压支架,并在1953年装备了世界上第一个自移式液压支架工作面进行试验。中国煤矿从20世纪50年代末期推广使用金属摩擦支柱;70年代初,开始研制和使用自移式液压支架,到1981年,全国已有近200个工作面装备了这种支架。
简介
木支柱是一种最原始的简单刚性支柱,可缩量很小,一般在10mm以下,支撑能力较低。木支柱的型式有带帽木柱和棚子两种。目前一般只在处理事故中采用。
金属摩擦支柱利用摩擦原理工作的可缩性金属支柱。根据所受载荷p与活柱下缩量ΔL之间的关系分三种:①急增阻金属摩擦支柱,随活柱的下缩,支柱所受载荷急剧增加;②微增阻金属摩擦支柱,随支柱受载,活柱开始下缩,很快就达到初始工作阻力,活柱再下缩时,载荷增长较缓;③恒阻金属摩擦支柱,支柱支设后,很快就达到初始工作阻力,以后即使活柱下缩,支柱的工作阻力仍保持不变。三种支柱的特性曲线见图1,恒阻式金属摩擦支柱性能最好,但结构复杂,制造困难。中国煤矿目前广泛使用微增阻式金属摩擦支柱。  金属摩擦支柱由柱体(包括柱筒和底座)、活柱(包括活柱筒和顶盖)和柱锁三部分组成(图2a)。金属摩擦支柱与金属铰接顶梁相配合,不仅可以增大护顶面积,而且可提高支柱的稳定性,是目前炮采和机采工作面(见煤回采工艺)广泛采用的支架型式。与木支柱相比,金属支柱虽然有初撑力较大、工作阻力较高、架设方便和使用时间长等优点,但仍属于增阻式,工作性能不理想,支回柱劳动强度大。两种支柱的工作指标见表。  单体液压支柱 用液压原理工作的一种恒阻式金属单体支柱。20世纪40年代出现。与金属摩擦支柱相比,具有支护性能好,受力均匀,初撑力高(一般为7~20tf),顶板下沉量小,支设和回收方便,效率高等优点。与其他相应的回采设备配合,可以达到高产、高效、低耗和安全的目的。单体液压支柱分两种:①内注液式支柱(图2b)。通过摇动手柄操纵支柱内的手摇泵,把工作液从低压腔泵入高压腔使支柱上升,并设安全阀保证支柱的恒定支撑力。回柱时,打开卸载阀使高压腔内的液体回到低压腔,活柱即可自动缩回。适用于工作面端头支护和掘进工作面的临时支护,也有用于薄煤层回采工作面支护。②外注液式支柱,靠外部管路系统上的注液枪向支柱供液升柱。回柱时,打开卸载阀,使液体排出支柱外,活柱缩回。支柱内不设手摇泵,结构简单,支设速度快,但工作液消耗量大。适用于缓倾斜煤层回采工作面。
分类
自移式液压支架 由外注液式液压支柱、顶梁、底座、推移千斤顶和辅助装置组成的整体式支架,是综合机械化采煤中的主要设备之一。这种支架能自动完成升柱、降柱、前移和推移输送机四种动作。自移式液压支架分三种:①支撑式液压支架,支柱完全用来支撑顶板,有节式和垛式两种支架。节式支架由两个以上框架组成。两个框架不与输送机相连,其底座共用一个千斤顶连接,使每个框架交替为支点,自行前移,也称迈步式自移支架。垛式支架的底座为整体刚性或半刚性结构,装有整体刚性或铰接顶梁,切顶性能好,适用于周期来压(见长壁工作面地压)强烈的稳定顶板。②掩护式液压支架,由托梁、掩护梁、底座和支柱四个主要部件组成,特点是以掩护梁防护采空区冒落的矸石为主,以托梁支撑机道上方的顶板为辅。分单铰式和双铰式(四连杆)两种,多用于周期来压不强烈的不稳定和中等稳定顶板;另有一种没有托梁的掩护式液压支架,只起防护采空区冒落矸石作用。一般用于无周期来压、顶板不稳定的厚煤层或人工假顶下的分层工作面。③支撑掩护式液压支架,一种以支撑顶板为主,并有掩护能力的支架,是在支撑式和掩护式支架不断改进的基础上发展起来的一种新架型,兼具前两种架型的优点。外形结构与掩护式支架相似,只是通常支柱支撑在顶梁上,对顶板适应性很强,稳定性好,是一种很有发展前途的支架,适用于周期来压强烈的不稳定顶板及中等稳定的顶板。液压支架有向高工作阻力、高压供液、架型多样化和操作自动化发展的趋势。
气垛支架 由2~3个具有弹性的加固橡胶囊组成的单体支架。气囊用胶带连成整体,固定在导向槽架上,并用特制的按扣固定,以防止气囊间相对移动,气囊的后面覆以防止煤或岩块砸坏的涂胶保护片。每个气囊上有进气阀和辅助阀各一个。气囊的滑架上固定有带接头管的配气装置,充气后支撑顶板。气垛支架具有结构简单、架设省力、移置方便、初撑力较大和适应性强等优点,在苏联已用于急倾斜薄煤层工作面。
方框支架 由横梁、横撑和立柱各四条组成的榫式连接框架结构(图3)。每回采一个方框体积的矿石,随即支一套方框支架。各支架之间都以木榫相互咬合,使整个采空区连成一个整体木框结构。方框上铺木板作工作平台;工人站于平台上,在方框支架保护下工作。为了加强方框支架的支撑能力,常在方框中充填废石。方框支架用于非煤矿山,开采矿岩不稳固、矿石价值高的极不规则矿体。
参考资料
最新修订时间:2024-10-22 23:24
目录
概述
简介
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