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摘要：在最近几年的厚煤层开采技术发展过程中，放顶煤液压支架逐渐成为一种比较新颖的支架类型，通过使用这种支架可以实现厚煤层的有效开采，并提高其产能。液压支架推移框架在实际使用过程中，会出现不同程度的损坏，就会对液压支架的使用寿命和可靠性造成重要影响。根据这种情况，本文在研究分析中，通过借助数值模拟技术，可以实现对液压支架推移框架的受力情况进行有限元分析，这种技术分析，在理论上为设计高质量液压支架提供了有益思考。
关键词：推移框架 摩擦系数 数值模拟 实践应用
1 本文课题的提出
在实际采煤作业过程中，液压支架在煤矿下面起着非常重要的支撑作用，其作业环境相比地面上要复杂很多，地质条件恶劣，其所承载的重力作用变化较频繁，这就增大了液压支架零部件的磨损强度，经常会出现关键位置的重要零件因为液压支架的偏载而损坏的现象。在液压支架的底座中间，有一种实现推溜和移架的功能的装置，就是推移框架，这个推移框架分担着液压支架很大一部分任务，也因此，推移框架也经常出现损坏现象。在矿井里面，推移框架的破坏可能造成采煤施工技术人员的受伤，也是矿井重要事故发生的原因之一。根据实际采煤作业中推移支架出现问题的原因分析，可以知道推移框架破坏的原因主要取决于顶底板状况、煤岩性质、煤层倾角、矿山压力、工人素质等诸多方面[1-2]。从该煤矿发生的矿井事故来分析，主要是底板的凸凹不平，并且其底板起伏变化程度过大，又是典型的“三软”煤层等原因造成的推移支架的损坏。除此之外，在采煤作业时，某个部位的受力过大或过小，都会造成推移支架的偏载。
2 推移长框架力学分析的工程背景
根据液压支架推移装置的不同结构形式，可以分为长、短两种主要类型，现阶段采煤行业主要是使用长框架结构，这样在推移千斤顶的使用过程中，比较灵活。
ZFS3600/17/28支撑掩护式液压支架使用推移长框架，并且是经过焊接后形成的箱形结构，这种箱形结构可以有效保证足够的强度以充分发挥推溜功能。
相关资料显示煤层底板对金属的摩擦系数为0.35～0.4，而相对应的摩擦角为12～20°在实际采煤作业过程中，液压支架所处的地面经常会有水，水的存在又会在一定程度上使得地面和金属之间的摩擦系数降低，从而能够使得煤层倾角在12°时，因输送机和支架的自重而出现的下滑。靠支架底座能够保证一个斜向上的推溜分力，即：
F上′=F推sin3.83°=3.97kN。
3 液压支架推移框架的有限元分析
3.1 推移框架的工况分析 推移框架的结构如图1所示，材料采用16Mn钢。推移框架的受载情况复杂，并且破坏程度较深。在正常作业状态下，推移千斤顶与框架间保持10°的夹角，其最大有30°的活动范围。为了简化本文的分析工作，推移框架的工况大致可以分为如下三类：①俯采时，推移千斤顶加载，输送机上抬，将框架抬起，θ〈10°，由前可知θ为3.83°。②仰采时，输送机下滑，支架θ〉10°，由前可知θ为16°计算。③煤层的局部倾角达30°以上时，推移框架端部处于水平状态，且其端部受垂直载荷，即θ=90°[3]。
3.2 推移框架计算模型的建立
本文在研究分析过程中用的是实体建模。具体过程中，在建立推移框架的底板、边板和盖板时，使用的是 “块”。
3.3 结果分析
3.3.1 推移框架各种工况下应力场分析
图中所示的几种工况下，ABCD截面应力比别的部位大，因为此处几何形状不连续，产生应力集中。
3.3.2 推移框架各种工况下应变场分析
推移框架工况1、2和3的应变情况分别见图5、6和图7。
4 经济效益分析
该煤矿用此办法对所有推移框架与千斤顶连接部位铰接销轴进行设计改造，改造后的销轴在实践应用中很少出现类似问题，大大地改善了支架的工作效率和使用寿命，提高了生产率，经济效益和社会效益显著。每天至少可节约生产时间1小时，增加了工作面的有效生产时间，提高了工作效率；按照每小时可生产原煤350吨，吨煤平均售价500元，每月正常生产天数25天计，每月可新增收入：350×500×25=437万元，新增利润350×20×25=17.5万元。大大降低了工人的劳动强度，节约了人力资源。
参考文献：
[1]戴绍诚.高产高效综合机械化采煤技术与装备[M].北京：煤炭工业出版社，2001.
[2]丁绍南.液压支架设计[M].北京：世界图书出版公司，1992.
[3]李金堂.推移长框架在大倾角综采工作面的应用[J].煤炭学报，2002（1）：79-80.
作者简介：
杨辉（1981-），男，甘肃会宁人，本科学历，华亭煤业集团砚北煤矿机电设备管理工程师，从事矿山机电设备的维护与管理工作。
关键词：推移框架 摩擦系数 数值模拟 实践应用
1 本文课题的提出
在实际采煤作业过程中，液压支架在煤矿下面起着非常重要的支撑作用，其作业环境相比地面上要复杂很多，地质条件恶劣，其所承载的重力作用变化较频繁，这就增大了液压支架零部件的磨损强度，经常会出现关键位置的重要零件因为液压支架的偏载而损坏的现象。在液压支架的底座中间，有一种实现推溜和移架的功能的装置，就是推移框架，这个推移框架分担着液压支架很大一部分任务，也因此，推移框架也经常出现损坏现象。在矿井里面，推移框架的破坏可能造成采煤施工技术人员的受伤，也是矿井重要事故发生的原因之一。根据实际采煤作业中推移支架出现问题的原因分析，可以知道推移框架破坏的原因主要取决于顶底板状况、煤岩性质、煤层倾角、矿山压力、工人素质等诸多方面[1-2]。从该煤矿发生的矿井事故来分析，主要是底板的凸凹不平，并且其底板起伏变化程度过大，又是典型的“三软”煤层等原因造成的推移支架的损坏。除此之外，在采煤作业时，某个部位的受力过大或过小，都会造成推移支架的偏载。
2 推移长框架力学分析的工程背景
根据液压支架推移装置的不同结构形式，可以分为长、短两种主要类型，现阶段采煤行业主要是使用长框架结构，这样在推移千斤顶的使用过程中，比较灵活。
ZFS3600/17/28支撑掩护式液压支架使用推移长框架，并且是经过焊接后形成的箱形结构，这种箱形结构可以有效保证足够的强度以充分发挥推溜功能。
相关资料显示煤层底板对金属的摩擦系数为0.35～0.4，而相对应的摩擦角为12～20°在实际采煤作业过程中，液压支架所处的地面经常会有水，水的存在又会在一定程度上使得地面和金属之间的摩擦系数降低，从而能够使得煤层倾角在12°时，因输送机和支架的自重而出现的下滑。靠支架底座能够保证一个斜向上的推溜分力，即：
F上′=F推sin3.83°=3.97kN。
3 液压支架推移框架的有限元分析
3.1 推移框架的工况分析 推移框架的结构如图1所示，材料采用16Mn钢。推移框架的受载情况复杂，并且破坏程度较深。在正常作业状态下，推移千斤顶与框架间保持10°的夹角，其最大有30°的活动范围。为了简化本文的分析工作，推移框架的工况大致可以分为如下三类：①俯采时，推移千斤顶加载，输送机上抬，将框架抬起，θ〈10°，由前可知θ为3.83°。②仰采时，输送机下滑，支架θ〉10°，由前可知θ为16°计算。③煤层的局部倾角达30°以上时，推移框架端部处于水平状态，且其端部受垂直载荷，即θ=90°[3]。
3.2 推移框架计算模型的建立
本文在研究分析过程中用的是实体建模。具体过程中，在建立推移框架的底板、边板和盖板时，使用的是 “块”。
3.3 结果分析
3.3.1 推移框架各种工况下应力场分析
图中所示的几种工况下，ABCD截面应力比别的部位大，因为此处几何形状不连续，产生应力集中。
3.3.2 推移框架各种工况下应变场分析
推移框架工况1、2和3的应变情况分别见图5、6和图7。
4 经济效益分析
该煤矿用此办法对所有推移框架与千斤顶连接部位铰接销轴进行设计改造，改造后的销轴在实践应用中很少出现类似问题，大大地改善了支架的工作效率和使用寿命，提高了生产率，经济效益和社会效益显著。每天至少可节约生产时间1小时，增加了工作面的有效生产时间，提高了工作效率；按照每小时可生产原煤350吨，吨煤平均售价500元，每月正常生产天数25天计，每月可新增收入：350×500×25=437万元，新增利润350×20×25=17.5万元。大大降低了工人的劳动强度，节约了人力资源。
参考文献：
[1]戴绍诚.高产高效综合机械化采煤技术与装备[M].北京：煤炭工业出版社，2001.
[2]丁绍南.液压支架设计[M].北京：世界图书出版公司，1992.
[3]李金堂.推移长框架在大倾角综采工作面的应用[J].煤炭学报，2002（1）：79-80.
作者简介：
杨辉（1981-），男，甘肃会宁人，本科学历，华亭煤业集团砚北煤矿机电设备管理工程师，从事矿山机电设备的维护与管理工作。