1 综述
液压支架是在摩擦支柱和单体液压支柱等基础上发展起来的工作面机械化支护设备。它与滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机、转载机及胶带输送机等组成一个有机的整体，实现了采、支、运等主要工序的综合机械化采煤工艺，从而使长壁采煤技术进入了一个新的阶段。液压支架能可靠而有效的支撑和控制工作面顶板，隔离采空区，防止矸石窜入工作面，保证作业空间，并且能够随着工作面的推进而机械化移动，不断的将采煤机和输送机推向煤壁，从而满足了工作面高产、高效和安全生产的要求。液压支架的总重量和初期投资费用占工作面整套综采设备的60%~~70%左右，因此液压支架成了现代采煤技术中的关键设备之一。 放顶煤液压支架是随着放顶煤开采方法应用而生的，综采化机械应用到放顶煤采煤工作面后，放顶煤开采进入一个新发展阶段。由于工作面由液压支架实现可靠、快速的支护，采用采煤机或刨煤机采煤。放顶煤作业在安全可靠的工作条件下进行，从而使工作面产量有明显提高。近年来，综采放顶煤技术在我国得到了迅速的发展和广泛的普及，综采放顶煤正成为一种高产高效的采煤方法。
1957年，前苏联研制出KTY型单输送机掩护式放顶煤液压支架，并在库兹巴斯的托姆乌辛斯克矿使用，开采该矿的2号和4~5号煤层、煤厚为9~12m，煤层倾角5 º~18 º，该放顶煤工作面为预先开采顶煤铺设人工假顶，然后再采底煤。
1963年．法国研制出用于放顶煤开采的支持掩护式放顶煤液压支架，并于1964年在布朗齐矿区试验成功。该支架为四柱式，尾梁呈“香蕉”型，其摆动角度由千斤顶控制，配有两台输送机，第二台输送机安置于尾梁后部的底板上。放落的煤由第二台输送机运输，结构如图13262cm1.1
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图1-1“香蕉”型放顶煤液压支架
自70年代开始，法国、前西德、英国等国家陆续成功研发“开天窗”的支持掩护式或带插板的支持掩护式放顶煤液压支架。英国研制的“开天窗”式放顶煤支架在掩护梁上开了放顶煤“天窗”，由液压千斤顶控制开关，“天窗”附件设有搅动杆，以便于冒落顶煤，掩护梁上还有钻眼孔，供煤硬不落时打眼放炮。第二台输送机安置在支架后部底座上，结构如图1.2
图1-2“开天窗”式放顶煤液压支架
法国针对“香蕉”尾梁式放顶煤液压支架存在的问题 先后研制成功MB17×28S、FB21×30S型放顶煤液压支架。MB17×28S放顶煤液压支架为四柱掩护式掩护梁通过液压千斤顶控制进行伸缩拳击架，便于顶煤冒落装煤。第二台输送机放置在底板上，结构如图1-3 。FB21×30S型
放顶煤液压支架为四柱支撑掩护式掩护梁上设有落煤窗口，由液压千斤顶控制其开关，落煤窗口内装有一个用于控制的搅动杆，有助于破碎大块煤，并有助于顶煤冒落操作。掩护梁上还有圆孔，用以通过此孔将管子伸向采空区，以便输送氮或泡沫。掩护梁无四连杆机构，而直接与支架底座的尾端相铰接。在顶梁、掩护梁的侧护板及落煤口处装有若干喷嘴，以便喷水除尘。第二台输送机放置在支架后部底座上，结构如图1-4。
图1-3 MB17×28S放顶煤液压支架
图1-4 FB21×30S型放顶煤液压支架
MB17×28S和FB21×30S型放顶煤液压支架分别代表了插板式和“开天窗”式放顶煤液压支架的结构特点。这两类支架都配有双输送机运煤，滚筒采煤机采煤，然后由掩护梁上的窗口或插板放出顶煤。这两类支架的主要区别是：插板式放顶煤液压支架重量较轻，后部空间大，易于排放大块煤，而且输送机置于煤层底板上，便于维修。“天窗”式放顶煤液压支架重量较大，支架整体稳定性好，放顶煤输送机置于支架底座之上，便于推移和放顶煤。
80年代初期，匈牙利研制成功单输送机前开“天窗”式放顶煤掩护式支架，其结构如图烤肉炉子1-5。机采煤炭与放落煤炭均采用单输送机运输，在实际应用中取得了良好效果。
图1-5 匈牙利VHP-732型“天窗”式放顶煤液压支架
1982年，煤炭科学研究总院北京开采研究所与沈阳煤炭研究所共同设计，郑州煤矿机械厂制造的FY400-14/28型放顶煤液压支架是我国首次研制成的放顶煤液压支架。1984年在沈阳矿务局蒲河矿投入试验，开始取得了较好的效果。后来因支架的稳定性差，工作面发火中止了试验。虽然没有取得预期的效果，但人们看到了这种新型支架的前景，从此拉开了设计、研制放顶煤液压支架的序幕。经过我国煤炭科技工作者的努力，研制成功了数十种放顶煤液压支架。兖州矿务局东滩煤矿使用国产放顶煤液压支架创造了年产410万t的高产高效记录，这标志着我国放顶煤液压支架的设计、制造走在了世界前列。 我国放顶煤液
压支架发展从低位放顶煤液压支架的研制开始，经历了高位、中位，现在又回到低位。最初的放顶煤支架采用的是低位放煤，代表架型是FY400-14/28型放顶煤液压支架，结构如图1-6。1987年平顶山矿务局引进了匈牙利VHP-732型放顶煤支架，该支架在缓倾斜工作面试验betal，最高月产达5.5万t获得了成功。随即我国研制成了高位放顶煤液压支架，结构如图1.7。由于其放煤口高、放煤口小、存在顶煤损失大、放煤与采煤机割煤不能平行作业、效率低等缺点，已基本淘汰。
图1-6 FY400-14/28型放顶煤液压支架
图1-7 高位放顶煤液压支架
80双立柱卧式带锯床年代末90年代初，我国研制出中位放顶煤液压支架，结构如图1.8。这种支架比单输送机高位放顶煤液压支架有所改进，有两部输送机，放煤与割煤可以平行作业，提高了效率，放煤口比高位放顶煤支架有所降低。随着放顶煤实践的深入，中位放顶煤支架也暴露出一些突出缺点，主要是放煤口仍然较小，受结构限制，放煤口不能连续，有背脊损失，采出率低，后部空间狭小，维修和清理浮煤不方便，底座前端比压大等。针对中位放顶煤
液压支架存在的问题。我国又研制出低位放顶煤液压支架，其结构如图1.9。早期的低位放顶煤液压支架是由铺网液压支架演变而来，其基本结构和铺网支架类似，只是尾梁上加上了插板，用于放煤，低位放顶煤液压支架是目前使用效果较好的架型。北京开采所在研究各种支架特点和使用经验基础上研制出一种反向四连杆低位放顶煤液压支架，其结构更加合理，用途更加广泛。
图1-8 中位放顶煤液压支架
图1-9 低位小插板放顶煤液压支架
1.2 放顶煤液压支架的特点及适应性分析
1.2.1放顶煤液压支架的安全性及适应性要求
采用放顶煤综采的4个重要条件是：地质条件适应性、液压支架选型的正确性、采放工艺的合理性和工作面管理的严格性。其中前两个条件是基础，后者是保证。显而易见要采用放顶煤综采，其中重要的一项工作是正确选择放顶煤液压支架的架型。现阶段我国已在急倾
斜特厚煤层、缓倾斜中硬厚煤层（f≤3.5）、“三软”厚煤层、倾斜厚煤、倾角20°≤α≤35°，有了一些放顶煤综采成功的实例。对于合理选择放顶煤液压支架提供了宝贵经验。 ㈠. 对缓倾斜中硬煤层放顶煤液压支架安全性和适应性的要求 缓倾斜条件下的放顶煤工作面约占综放工作面总数的70以上而且地质条件差别大，所以架型选择余地大。选型时一般根据以下原则：
⑴必须保证放煤效果。能否把煤放下、放好，是缓倾斜中硬厚煤层开采最突出的问题，也是放顶煤液压支架选型的关键。保证放煤效果，首先是选择放煤的形式，低位放顶煤支架的放煤口是连续的，而且放煤口面积大，有利于大块煤放出，无脊背损失，适用于缓倾斜综放工作面。情趣口香糖 ⑵保证放落煤的运输空间。双输送机放顶煤液压支架要有足够的后部运输空间，这对缓倾斜中硬煤层长壁放顶煤尤为重要。放煤过程中难免出现大块煤和矸石，如果处理的不好，可能堵塞运输通道，损坏设备。同时，空间太小，也影响设备维修人员通行和安全。 ㈡对倾斜厚煤层放顶煤液压支架安全性和适应性的要求
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