支撐掩護式支架

支撐掩護式支架（支撐掩護式液壓支架），顧名思義支撐是其主要功能，掩護是輔助支撐實現的次要功能。支撐掩護式支架主要套用在回採工作面的控制方面。具有頂梁和掩護梁，有兩排(少數有三排)立柱的液壓支架。它是在支撐式和掩護式兩種架型的基礎上發展 起來的，兼有這兩種架型的主要技術特徵。適用於直接 頂中等穩定、穩定和堅硬，周期壓力強烈，底板軟硬均 可，煤層傾角一般不大於25°，煤層厚度1～4.5m，沼 氣湧出量適中的採煤工作面。

中文名稱	支撐掩護式支架
英文名稱	chockshield ［support］;поддерживающе оградительная крепь(Russian)
定　　義	具有頂梁和掩護梁，有兩排立柱的液壓支架。
套用學科	煤炭科技（一級學科），礦山機械工程（二級學科），液壓支架（三級學科）

基本介紹

• 中文名：支撐掩護式支架
• 外文名：chock shield
• 領域：礦山機械工程
• 優點：穩定性高、使用範圍廣
• 分類：支頂、支頂支掩支撐掩護式
• 學科：礦山工程

主要技術性能

支撐掩護式液壓支架的頂梁長， 有整體剛性和分體鉸接兩種。整體剛性頂梁結構簡單，操作方便，前端的支撐力大，使用數量逐漸增多。分體鉸接頂梁適應頂板不平整的能力強，有利於支架運輸。 但梁端支撐力小。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；支撐合力在頂梁後部，切頂能力強；底座為整體剛性結構件，有底封式和底開式兩種，對底板比壓較均勻，底封式多用於軟底板或煤底，底開式多用於較硬底板，中部排煤方便;多數 支架的立柱傾斜度小，支撐效率高，但調高範圍較小，適應煤層厚度的變化能力不如掩護式液壓支架;工作 中前後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於掩護式液壓支架 的;液壓系統中的動力缸和控制元件多，操作較複雜， 影響移架速度，為適應頂板的強烈衝擊壓力，除安裝普 通安全閥外，立柱尚需增設抗衝擊大流量安全閥，保護 支架不受衝擊壓力的損壞。在既可使用支撐掩護式又 可使用掩護式液壓支架的條件下，通常應優先選用掩 護式液壓支架。

主要參數

國際上有多種不同參數的支撐掩護式 液壓支架，中國最大高度為5m(高度的上限)，近期我國建設8.8米采高的采面，最低高 度1.4m;中心距一般為1.5m，個別為1.7～1.8m，國 際上這類支架的中心距為1.75m;工作阻力一般為 3000～7000kN，最大10000kN;支護強度一般為0.6～ 0.9MPa; 對底板比壓多為0.8～1.8MPa; 重量10～ 18t，最大達30t。

結構特點

在支撐支架發展之初，主要是利用構造較為簡單的框架式結構，但是這種支架的最大承受能力有限，適用範圍較為狹窄，穩定性能較差。迫於生產的需要，掩護式及支撐掩護式支架才相繼出現。支撐掩護式支架很好地彌補了傳統支架的缺點。現階段液壓支架按照不同功能可以分為多種類型，比如按照相互作用效果可以分成掩護式
、支撐式及支撐掩護式三大類。支撐掩護式支架利用焊接技術將支架的頂梁與前探梁連結為一個整體，以此來支撐工作面的面板。前探梁配備有千斤頂，千斤頂的主要作用就是控制探梁的移動。在支撐支架頂部與底部之間
配有四根油缸，油缸採用的都是雙作用式，油缸上的機械桿可以靈活控制支撐架的移動。

支撐掩護式支架中的掩護梁材質是高性能鋼板，通過四桿連結結構來實現自身的移動，採用四桿聯動結構有助於提高支架的穩定性，避免在工作室採空區雜物影響工作面的功能。四桿聯動結構有效穩定了支架本身的穩定性及支架工作時的抗干擾能力。支撐掩護式支架的地底部採用箱型結構，材質也是優質鋼板，底部有四個立柱。底座的前後主要靠連桿連結，底部前端主要是用來實現千斤頂的移動，千斤頂連線著輸送機，換句話說就是底部控制著整個支架的移動，直接影響著工作面上輸送機的工作。

優點及不足

1． 現階段液壓支架主要有雙支柱掩護式與四支柱兩種支架結構。因為支架的支柱數不相同，導致不同
支架與煤層的相互作用力也不盡相同。兩個支柱的支撐掩護式支架在工作時支柱較四個支柱的支架更向煤
層岩壁傾斜，支柱產生的支撐力的水平分力能夠保證支架前端支撐的直接頂部處於高壓狀態，有效實現了直接頂部的穩定性。

2． 反觀四個支柱的支撐掩護式支架，由於其具備四個支柱，在工作時相對於煤層岩壁處於背向傾斜的角度，其支撐力產生的水平分量由於角度相背而互相抵消，因此無法提供像兩根支柱的支撐掩護式支架的水平分力。掩護式支架在承受力較為明顯的直接頂中的保護效果比較好，其水平分力在一定程度上阻止了直接頂部的彎曲下沉，提高了煤層整體的穩定性。

3． 支撐掩護式最大的優勢就在於其工作時在非水平方向產生的支撐力與煤層岩壁間的距離較大，較大的距離能夠更好實現對於煤層岩壁的保護效果。支撐掩護式液壓支架將自身產生的支撐力最大效率的作用在支撐受力點，再者支撐掩護式支架對於頂板及底板的接觸性能較其他支架更好，接觸面積更充分，接觸面受力更均勻，較大的接觸面積有效降低了接觸面產生的壓力。支撐掩護式支架支柱的對稱分布從一定程度上彌補了支架結構產生的保護漏洞，提高了支護的效果。支架的後半段產生的支撐力能夠使頂梁發生一定角度的旋轉移位，從而減少底部與頂部之間的接觸面積使頂部與地面之間的空間，造成支架產生的支撐效果降低。
4．雖然支撐掩護式支架有著眾多的優點，但現階段也存在著的一定不足之處。掩護式支架與頂部、底部的接觸面積較小造成接觸面壓力過大，並且接觸面壓力過大不僅會對開採環境造成一定程度的影響還會對支撐掩護式支架自身結構造成一定程度的損害。實際生產活動為之後的結構最佳化設計提供了方向，由於支架本身存在一定的限度，當支架本身的接觸壓力超過自身所能承受的最大壓力時，就必須改進液壓支架結構，滿足實際生產需要。

分類

根據支架的結構特點支撐掩護式液壓支架可分為支頂支撐掩護式和支頂支掩支撐掩護式兩種：

支頂支撐掩護式支架

支頂支撐掩護式支架是兩排立柱都支撐頂梁的支撐掩護式液壓支架。這種支架的類型較多，按其立柱布置及架體結構 型式的不同可分為一般型、V型、X型、單擺桿型和短 尾型等(見下頁圖2)。①一般型支架：前排立柱向前 傾斜，後排立柱近於直立的支架。支撐效率高，調高范 圍較小，適用面廣，是使用最普遍的支撐掩護式支架。 ②V型支架：前排立柱向前傾斜，後排立柱向後傾斜， 呈V型布置的支架。立柱傾斜較大，傾角相同，增大 了支架調高範圍，增強了適應煤層厚度變化和對頂板 載荷的適應能力，但前、後排立柱在底座上的距離減 小，影響行人和運送物料。③X型支架：前排立柱向後 傾斜，後排立柱向前傾斜，呈X形交叉布置的支架。傾 斜度大，支架調高範圍增加得多，頂梁和底座較短，但 總體結構複雜，使用數量不多。V型和X型支架適用 於厚度變化較大的薄及中厚煤層。④單擺桿型支架：頂 梁與掩護梁為一體，掩護梁較短，與底座之間用一個擺 桿連線的支架。支架升降時頂梁端部的運動軌跡為圓 弧形，較四連桿機構運動軌跡的水平位移量大，使端面 距變化增加。這種支架的總體結構簡單，重量輕，但調 高範圍小，適用於煤層厚度變化小的中厚煤層採煤工 作面。⑤短尾型支架：掩護梁陡立，較短，與頂梁連線 的銷軸進入頂梁後部，使掩護梁的上方受到頂梁後部 保護的支架。採用四連桿穩定機構，前連桿為單件，深 入到後排立柱中間，後連桿靠近後排立柱，前、後連桿 都較短，使掩護梁陡立，向採空區伸出較少，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都較大，適用於頂板堅硬、 來壓強烈、冒落矸石塊度大的採煤工作面。

支頂支掩支撐掩護式支架

這種支架結構單一，前排立柱向前傾，後排立柱向 後傾且工作阻力多小於前排，工作中有時承受拉力，故 活柱腔也用液壓閉鎖控制，柱頭與柱底用直通銷軸連 接於掩護梁與底座之間 (與千斤頂的連線方式相同)。 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，支撐合力更靠近頂梁後部。底座前端比壓小， 便於移架和更適用於較軟的底板。

發展歷史

日本在引進英國支撐式和前蘇聯掩護式液 壓支架的基礎上，結合其本國的煤層條件，於60年代 後期研製成功支頂支撐掩護式液壓支架，並推廣使用。 它與現在大量推廣的這類支架在結構上的主要區別 是：其頂梁與掩護梁的連線是通過起十字頭作用的結 構件，頂梁既可上、下又可左、右擺動，結構較複雜、 頂梁與掩護樑上均無活動側護板裝置，擋矸性能差。70 年代中期聯邦德國、英國等一些國家對其結構有所改 進，性能趨於完善。同期中國開始研製本類型支架，結 合中國煤層條件在緊湊結構，減輕重量等諸多方面作 了許多工作，取得較好的技術經濟效果，80年代推廣 使用，90年代初已生產和使用多種規格幾十種支頂支 撐掩護式液壓支架，它是中國用量最多的架型。支頂支 掩支撐掩護式支架70年代在德國和英國開始使用，中 國於80年代研製和使用，這種支架在國內外使用的數 量都較少。