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摘 要：通过对某矿35030大倾角工作面放顶煤液压支架的运动特点进行分析，设计了ZF6400/16/30Q型液压支架液压系统。从液压支架操作细节上出发，对油缸、千斤顶的液压回路进行了详细设计，为大倾角工作面的高效开采提供了安全有力的保证。
关键字：液压支架;液压系统;设计
中图分类号：TD355 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）24-0043-04
Discussion on Design Details of Hydraulic System of ZF6400 /16 /30Q Hydraulic Support
YU Yanbing ZHANG Zhiguo LIU Zhenhui LI Mingfang SONG Hui
（Henan Energy and Chemical Group Heavy Equipment Co.，Ltd，Kaifeng Henan 475000）
Abstract： Based on the analysis of the movement characteristics of the top coal caving hydraulic support at 35030 large inclination working face of a certain mine， the hydraulic support hydraulic system of the ZF6400/16/30Q was designed. The hydraulic circuit of the oil cylinder and jack designed based on the detail of the operation of the hydraulic support， which provides a safe and powerful guarantee for the high-efficiency mining of the high-incline working face.
Keywords： hydraulic support; hydraulic system; design
ZF6400/16/30Q型支架屬于放顶煤大倾角液压支架其针对某矿35030工作面设计而成。该工作面平均倾角37°，其设计不仅对支架结构本身细节要求严格，对液压系统的设计细节同样要求严格。支架在正常采高时，人行通道高度不到1 m，工人操作长期处于疲劳状态，为满足大倾角工作面高效开采的需要，确定液压支架按本架操作设计，减少胶管过多的阻碍。相比于邻架操作的液压系统，本架液压系统大大简化，尽管如此，大倾角工作面采用邻架操作可以使工人远离危险区域，而采用本架操作危险性却大很多，所以从细节上对液压系统进行合理的、安全的、可靠的布置是重要的。
1 工作面液压系统布置概况
ZF6400/16/30Q型液压支架为四柱支撑掩护式放顶煤液压支架，支架工作阻力6 400KN，正常采高2.1 m，35030工作面倾斜长120 m，需要布置ZF6400/16/30Q型液压支架77架，ZFG7200/21/30过渡支架3架以及一组ZFT25000/19/35端头支架，经合理计算工作面流量需求，最终确定工作面采用单进单回供液系统，使用两台BRW-200/31.5型乳化液泵，一用一备，保证工作面支架所需供液量，工作面支架进回液胶管选用规格如表1所示。
2 大倾角液压支架液压系统设计中的基本观点
ZF6400/16/30Q型支架液压系统采用的是手动控制方式，全靠人工进行操作支架运动，由于空间有限，环境恶劣，需要根据大倾角液压支架的运动特点对支架内部的油缸、千斤顶进行合理的联动布置，保证支架动作合理，可靠安全。
2.1 大倾角液压支架基本运动要求
为保证液压系统的设计符合支架运动特点，液压系统设计时至少满足以下8点要求。
①对于ZF6400/16/30Q型液压支架，由于工作面倾角过大，顶板对支架的合力作用点处于底座的外边，导致掩护梁受侧向力较大，设计要求采用掩护梁侧护板外包顶梁侧护板，顶梁侧护板和掩护梁侧护板的液压回路设置闭锁装置并分开控制，可以随时控制支架间的间隙，防止冒落矸石进入支护空间。
②伸缩梁前端支撑煤壁，防止片帮，依靠拉架力收回，伸缩梁设置闭锁装置使顶梁前端始终处于密闭状态。
③液压支架前立柱升柱时为避免分体式底座受力陷入底板，运动时要保证抬底座千斤顶伸出后能接触推杆并留有余量，能有效抬起底座。
④液压支架移架时要保证底座千斤顶处于收回状态，避免移架时与邻架干涉。
⑤液压支架的移后溜千斤顶需要设置闭锁装置防止后部刮板运输机下滑，同时要满足液压支架移架时移后溜千斤顶活塞杆能及时打开。
⑥液压支架尾梁与插板联动，保证收尾梁时插板收回，避免插板与后部刮板机干涉。
⑦对于ZF6400/16/30Q型液压支架要保证降立柱和拉架时，前喷雾随时打开灭尘;无论插板还是尾梁处于收回状态时，后喷雾能随时打开灭尘。
⑧大倾角工作面的防倒防滑液压系统设计时，使用闭锁装置防止支架和刮板运输机下滑。
2.2 支架内部液压系统阀选择
①每个支架主供液管路配置高压截止阀、过滤器，主回液管路配置回液断路阀，其流量配备均按400 L/min设计。 ②千斤顶数量较多，操纵阀组选用两个，立柱、推移千斤顶的阀组设计流量为400 L/min，其他千斤顶的控制阀组设计流量为200 L/min。
③每根立柱配备1件流量400 L/min的液控单向阀，同时各配备流量200 L/min的安全阀1件。
④推移千斤顶配备单向锁，流量400 L/min，推移安全阀流量125 L/min。
⑤拉后溜千斤顶配备双向锁1个，流量125 L/min。
⑥护帮千斤顶配备双向锁1个，流量125 L/min;配备流量125 L/min安全阀1个。
⑦伸缩梁千斤顶配备双液控单向锁1个，流量125 L/min，能够在拉架时液压联动解锁。
⑧顶梁、掩护梁侧推千斤顶各配备1个流量125 L/min的双向锁。
⑨每个尾梁千斤顶配备单向锁1个，流量125 L/min，配备流量125 L/min安全阀1个。
⑩插板千斤顶、底座千斤顶、抬底千斤顶各配一个流量125 L/min的单向锁，配合相关千斤顶联动选用流量125 L/min的交替阀。
3 支架内部液压系统的设计
ZF6400/16/30Q型液压支架由于油缸、千斤顶数量较多，其液压系统可由多个油缸、千斤顶的液压回路组成。由于大倾角放顶煤液压支架动作的复杂性，各液壓回路应关联设计，以便简化操作，所以需要经过组合设计以符合支架运动特点，其主要控制回路设计如下。
3.1 多立柱控制回路
在该回路中，根据支架动作要求，通过立柱下腔进液伸出支撑住顶板，给顶板以足够的支撑力，防止顶板过早离层和下沉，若顶板压力增大，达到安全阀调定值时，安全阀开启泄液，在这个过程中要求前立柱上升时，抬底千斤顶要伸出顶住推杆。另外要求降前立柱时，前喷雾可以即时打开除尘。此液压回路由多个液控单向阀、安全阀、双控开喷雾阀、操纵阀组成。其详细设计如图1所示。
3.2 推移、调底、移后溜、伸缩控制回路
该回路包含多个千斤顶的液压回路，各液压回路不仅要求能做独立单元使用，同时也要满足关联设计的要求，即当推移千斤顶伸出活塞杆时，处于拉架状态时的要求。要求拉架过程中前喷雾打开除尘，底调千斤顶处于收回状态防止干涉邻架，伸缩梁的伸出和收回能保证顶梁前端始终处于密闭状态。而对于移后溜千斤顶液压回路，由于要加闭锁装置防止后部刮板运输机的下滑，不通液时处于闭锁状态，所以也要进行关联设计，即拉架时移后溜千斤顶用的双向锁要处于开通状态。此回路关联设计较多，其详细设计如图2所示。
3.3 侧推千斤顶控制回路
根据ZF6400/16/30Q型液压支架的结构特点，其顶梁侧护板和掩护梁侧护板要分开控制，如图3所示，由操纵阀控制分别动作，实现顶梁侧护板和掩、尾梁侧护板伸出和收回功能，使用双向锁可以保证侧护板随时锁死不受支架倾倒力矩影响，用于精确控制支架间隙，防止矸石冒落。
3.4 护帮千斤顶保护回路
护帮千斤顶保护回路如图4所示，由护帮千斤顶、操纵阀、双向锁、安全阀组成。保证护帮在任一位置锁死，同时若受外力的作用超过规定值后，安全阀即时开启，保护系统。
3.5 尾梁、插板、后喷雾控制回路
这是组合液压回路，如图5所示，尾梁千斤顶、插板千斤顶以及后喷雾联动控制，由于大倾角工作面上后部刮板运输机可能不受控制地下滑，放顶煤支架尾梁任意动作时，均需要收回插板，防止与后部刮板运输机干涉。
4 结语
结合大倾角工作面地质条件的特殊性，对ZF6400/16/30Q型放顶煤大倾角液压支架的液压系统进行合理详细的设计，改变常用的邻架操作方式，采用本架操作方式，在保证液压系统安全可靠的基础上，极大地简化了液压系统的胶管布置。实践表明，采用此设计，工作面液压支架布置整洁美观，通行方便，操作简易，为大倾角工作面的高效开采提供了安全有力的保证。
参考文献：
[1] 王国法.液压支架技术[M].北京：煤炭工业出版社，2010.
[2] 张群生.液压与气动传动[M].北京：煤炭工业出版社，2011.
[3] 李芝.液压传动[M].北京：煤炭工业出版社，2013.
关键字：液压支架;液压系统;设计
中图分类号：TD355 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）24-0043-04
Discussion on Design Details of Hydraulic System of ZF6400 /16 /30Q Hydraulic Support
YU Yanbing ZHANG Zhiguo LIU Zhenhui LI Mingfang SONG Hui
（Henan Energy and Chemical Group Heavy Equipment Co.，Ltd，Kaifeng Henan 475000）
Abstract： Based on the analysis of the movement characteristics of the top coal caving hydraulic support at 35030 large inclination working face of a certain mine， the hydraulic support hydraulic system of the ZF6400/16/30Q was designed. The hydraulic circuit of the oil cylinder and jack designed based on the detail of the operation of the hydraulic support， which provides a safe and powerful guarantee for the high-efficiency mining of the high-incline working face.
Keywords： hydraulic support; hydraulic system; design
ZF6400/16/30Q型支架屬于放顶煤大倾角液压支架其针对某矿35030工作面设计而成。该工作面平均倾角37°，其设计不仅对支架结构本身细节要求严格，对液压系统的设计细节同样要求严格。支架在正常采高时，人行通道高度不到1 m，工人操作长期处于疲劳状态，为满足大倾角工作面高效开采的需要，确定液压支架按本架操作设计，减少胶管过多的阻碍。相比于邻架操作的液压系统，本架液压系统大大简化，尽管如此，大倾角工作面采用邻架操作可以使工人远离危险区域，而采用本架操作危险性却大很多，所以从细节上对液压系统进行合理的、安全的、可靠的布置是重要的。
1 工作面液压系统布置概况
ZF6400/16/30Q型液压支架为四柱支撑掩护式放顶煤液压支架，支架工作阻力6 400KN，正常采高2.1 m，35030工作面倾斜长120 m，需要布置ZF6400/16/30Q型液压支架77架，ZFG7200/21/30过渡支架3架以及一组ZFT25000/19/35端头支架，经合理计算工作面流量需求，最终确定工作面采用单进单回供液系统，使用两台BRW-200/31.5型乳化液泵，一用一备，保证工作面支架所需供液量，工作面支架进回液胶管选用规格如表1所示。
2 大倾角液压支架液压系统设计中的基本观点
ZF6400/16/30Q型支架液压系统采用的是手动控制方式，全靠人工进行操作支架运动，由于空间有限，环境恶劣，需要根据大倾角液压支架的运动特点对支架内部的油缸、千斤顶进行合理的联动布置，保证支架动作合理，可靠安全。
2.1 大倾角液压支架基本运动要求
为保证液压系统的设计符合支架运动特点，液压系统设计时至少满足以下8点要求。
①对于ZF6400/16/30Q型液压支架，由于工作面倾角过大，顶板对支架的合力作用点处于底座的外边，导致掩护梁受侧向力较大，设计要求采用掩护梁侧护板外包顶梁侧护板，顶梁侧护板和掩护梁侧护板的液压回路设置闭锁装置并分开控制，可以随时控制支架间的间隙，防止冒落矸石进入支护空间。
②伸缩梁前端支撑煤壁，防止片帮，依靠拉架力收回，伸缩梁设置闭锁装置使顶梁前端始终处于密闭状态。
③液压支架前立柱升柱时为避免分体式底座受力陷入底板，运动时要保证抬底座千斤顶伸出后能接触推杆并留有余量，能有效抬起底座。
④液压支架移架时要保证底座千斤顶处于收回状态，避免移架时与邻架干涉。
⑤液压支架的移后溜千斤顶需要设置闭锁装置防止后部刮板运输机下滑，同时要满足液压支架移架时移后溜千斤顶活塞杆能及时打开。
⑥液压支架尾梁与插板联动，保证收尾梁时插板收回，避免插板与后部刮板机干涉。
⑦对于ZF6400/16/30Q型液压支架要保证降立柱和拉架时，前喷雾随时打开灭尘;无论插板还是尾梁处于收回状态时，后喷雾能随时打开灭尘。
⑧大倾角工作面的防倒防滑液压系统设计时，使用闭锁装置防止支架和刮板运输机下滑。
2.2 支架内部液压系统阀选择
①每个支架主供液管路配置高压截止阀、过滤器，主回液管路配置回液断路阀，其流量配备均按400 L/min设计。 ②千斤顶数量较多，操纵阀组选用两个，立柱、推移千斤顶的阀组设计流量为400 L/min，其他千斤顶的控制阀组设计流量为200 L/min。
③每根立柱配备1件流量400 L/min的液控单向阀，同时各配备流量200 L/min的安全阀1件。
④推移千斤顶配备单向锁，流量400 L/min，推移安全阀流量125 L/min。
⑤拉后溜千斤顶配备双向锁1个，流量125 L/min。
⑥护帮千斤顶配备双向锁1个，流量125 L/min;配备流量125 L/min安全阀1个。
⑦伸缩梁千斤顶配备双液控单向锁1个，流量125 L/min，能够在拉架时液压联动解锁。
⑧顶梁、掩护梁侧推千斤顶各配备1个流量125 L/min的双向锁。
⑨每个尾梁千斤顶配备单向锁1个，流量125 L/min，配备流量125 L/min安全阀1个。
⑩插板千斤顶、底座千斤顶、抬底千斤顶各配一个流量125 L/min的单向锁，配合相关千斤顶联动选用流量125 L/min的交替阀。
3 支架内部液压系统的设计
ZF6400/16/30Q型液压支架由于油缸、千斤顶数量较多，其液压系统可由多个油缸、千斤顶的液压回路组成。由于大倾角放顶煤液压支架动作的复杂性，各液壓回路应关联设计，以便简化操作，所以需要经过组合设计以符合支架运动特点，其主要控制回路设计如下。
3.1 多立柱控制回路
在该回路中，根据支架动作要求，通过立柱下腔进液伸出支撑住顶板，给顶板以足够的支撑力，防止顶板过早离层和下沉，若顶板压力增大，达到安全阀调定值时，安全阀开启泄液，在这个过程中要求前立柱上升时，抬底千斤顶要伸出顶住推杆。另外要求降前立柱时，前喷雾可以即时打开除尘。此液压回路由多个液控单向阀、安全阀、双控开喷雾阀、操纵阀组成。其详细设计如图1所示。
3.2 推移、调底、移后溜、伸缩控制回路
该回路包含多个千斤顶的液压回路，各液压回路不仅要求能做独立单元使用，同时也要满足关联设计的要求，即当推移千斤顶伸出活塞杆时，处于拉架状态时的要求。要求拉架过程中前喷雾打开除尘，底调千斤顶处于收回状态防止干涉邻架，伸缩梁的伸出和收回能保证顶梁前端始终处于密闭状态。而对于移后溜千斤顶液压回路，由于要加闭锁装置防止后部刮板运输机的下滑，不通液时处于闭锁状态，所以也要进行关联设计，即拉架时移后溜千斤顶用的双向锁要处于开通状态。此回路关联设计较多，其详细设计如图2所示。
3.3 侧推千斤顶控制回路
根据ZF6400/16/30Q型液压支架的结构特点，其顶梁侧护板和掩护梁侧护板要分开控制，如图3所示，由操纵阀控制分别动作，实现顶梁侧护板和掩、尾梁侧护板伸出和收回功能，使用双向锁可以保证侧护板随时锁死不受支架倾倒力矩影响，用于精确控制支架间隙，防止矸石冒落。
3.4 护帮千斤顶保护回路
护帮千斤顶保护回路如图4所示，由护帮千斤顶、操纵阀、双向锁、安全阀组成。保证护帮在任一位置锁死，同时若受外力的作用超过规定值后，安全阀即时开启，保护系统。
3.5 尾梁、插板、后喷雾控制回路
这是组合液压回路，如图5所示，尾梁千斤顶、插板千斤顶以及后喷雾联动控制，由于大倾角工作面上后部刮板运输机可能不受控制地下滑，放顶煤支架尾梁任意动作时，均需要收回插板，防止与后部刮板运输机干涉。
4 结语
结合大倾角工作面地质条件的特殊性，对ZF6400/16/30Q型放顶煤大倾角液压支架的液压系统进行合理详细的设计，改变常用的邻架操作方式，采用本架操作方式，在保证液压系统安全可靠的基础上，极大地简化了液压系统的胶管布置。实践表明，采用此设计，工作面液压支架布置整洁美观，通行方便，操作简易，为大倾角工作面的高效开采提供了安全有力的保证。
参考文献：
[1] 王国法.液压支架技术[M].北京：煤炭工业出版社，2010.
[2] 张群生.液压与气动传动[M].北京：煤炭工业出版社，2011.
[3] 李芝.液压传动[M].北京：煤炭工业出版社，2013.