薄煤层液压支架发展报告
机电学院 机自07-9班 朱学凯
摘要：随着厚煤层及中厚煤层煤炭资源的逐渐减少，对薄煤层开采的研究逐步提上日程，并取得了一定的研究成果。本文主要从薄煤层液压支架的应用背景、结构特点、发展现状对国内薄煤层液压支架的发展做了一个总结，最后对薄煤层机械化开采的途径以及电液控制系统的应用做了简单的介绍。
关键词：背景、结构、现状、机械化
一 薄煤层液压支架的应用背景
煤炭工业是国民经济重要的基础产业。我国的薄煤层资源丰富，全国薄煤层的储量占全部可采储量的17.5％，分布面广，煤质好。但由于薄煤层采煤生产效率低，经济效益差，部分煤矿不重视薄煤层的开采，造成许多薄煤层煤炭资源严重浪费。随着厚煤层及中厚煤层煤炭资源的逐渐减少，许多煤矿开始重视对薄煤层的开采工作。
液压支架是现代化煤矿进行高效综采和安全生产最为关键的设备之一。无论是采用刮板输送机、滚筒采煤机和液压支架的综采技术, 还是运行轨道、强力刨煤机和液压支架的综采技术, 液压支架都是作为煤矿井下支护关键设备，因此，研究高质高效的薄煤层液压支架有着重要的意义。
二 薄煤层液压支架的结构特点
根据煤层厚度划分，薄煤层截高一般小于1.3m 。我国不少矿区薄煤层是主采煤层。薄煤层支架的结构特点是：
（一）伸缩比大
立柱大多采用双伸缩立柱，薄煤层支架高度低，操作不太方便，立柱很少采用带机械加长段结构。为满足大伸缩比的要求，特别是掩护式液压支架，立柱倾角较大，在低位状态工作时，支护效率较低。
（二）人行通道困难
对于薄煤层支架，如何设置人行通道是十分重要的。在瓦斯含量大、对通风有特殊要求的综采工作面，大多设计成双人行通道。支撑掩护式支架的前立柱前留有人行通道，在前、后柱间再设计一个人行通道，二柱掩护式支架立柱前后各设一通道这样有利于通风，便于行人。对于通风没有特殊要求的综采工作面，大多设计成二柱掩护式液压支架，在柱前设置人行通道。
（三）梁体薄
薄煤层支架由于其伸缩比大，且最低高度很低，所以结构件设计既要满足强度要求，又要截面高度尺寸尽可能小。为此，结构件大多采用高强度钢板、箱形结构，顶梁前部有的设计成板式结构，甚至是几层弹簧钢板叠加。
（四）结构交叉布置
薄煤层支架由于其最低位置的高度十分低，结构件除了尽量薄之外，结构件间尽量采用空间交错布置，所以，前连杆大多设计成单连杆，后连杆设计成双连杆，在最低位置时，前、后连杆可以侧投影重叠而不干涉，底座设计成分底座、活连接，左右底座中间为推移机构布
置的空间；对于两柱掩护式支架，平衡千斤顶和推移液压缸采取交错布置，以满足最大重合度。由于柱前大多为人行通道，所以薄煤层支架推杆前部大多设计成板式，厚度为50～70mm 。人行通道最小要求宽0.6m ，净高0.4m 。
（五）简化结构
薄煤层支架结构要尽量简单，以减少事故，顶梁可设计成整梁，适当加宽顶梁宽度，一般可不设置活动侧护板。
（六）提高控制系统自动化
薄煤层工作面行人困难，所以操作系统最好实现成组控制、自动控制或邻架控制，以减轻工人体力劳动和提高安全程度、工作效率及产量。
三 几种典型的薄煤层液压支架
（一）ZY4400/09/21型薄煤层液压支架
1. 支架主要技术参数：
形式： 两柱掩护式电液控制；
高度： 900～2100 mm；
宽度： 1420～1590 mm
中心距： 1500 mm；
初撑力： 3564 KN；
工作阻力： 4400 kN；
支护强度： 0.55～0.64 MPa
移架步距： 600 mm；
重量： 12300 kg
2. 支架的主要结构特点：
（1）支架采用正四连杆、双前连杆、双后连杆形式。提高支架的稳定性及抗水平载荷和扭转载荷的能力。
（2）主要结构件采用WH70高强度钢板，主要销轴均采用30CrMnTi 材料，以减轻支架重量和结构件断面，同时又提高支架的可靠性及寿命。
（3）采用先进的电液控制系统，400L/min大流量阀，环形供液，实现支架的快速升、降、移，保证移架速度小于8s 。
（4）独特的推移杆设计，为了适应各种刨深的调整，推移杆长度为可调节式，可用于调整梁端距的大小，推杆截面小有利于排浮煤，前端可连一调斜千斤顶，用于调整刨头上摆下摆的角度。
（5）整体顶梁，顶梁前端上翘3度，结构简单，可靠性高。顶梁对顶板载荷的平衡能力较强，前端具有产煤功能。
（6）立柱采用D280mm 缸径大立柱及D180mm 平衡千斤顶，适应顶板及煤层厚度变化能力强。
（7）支架在最低高度时具有700×500mm 宽敞的过人空间，在较小空间内，控制系统及液压系统布置合理。
（8）为提高液压支架的可靠性及使用寿命，立柱千斤顶的密封件采用聚氨脂材料。
3. 支架的工艺难点及保证措施
1） ZY4400/09/21支架的工艺难点
（1）主要结构件采用60Kg 、70Kg 级高强度钢板焊接。
（2）薄形结构件易产生焊接变形、焊接应力集中。
（3）大直径、短行程立柱缸体的加工。
（4）推移装置焊接多为异种钢，合金元素复杂，淬硬倾向大，焊接过程中极易产生裂
纹、气孔等焊接缺陷。
2）关键工艺保证措施
（1）高强钢板材料选择：
ZY4400/09/21薄煤层支架钢板选材上从以下几方面考虑：
①碳当量Ceq 尽量低。
②Z 向力学性能尽量好。
③尽量细化晶粒。
④屈强比。
（2）焊接方法与焊接材料的选择
根据所选钢板情况，对70Kg 以上级钢板进行了一系列试验研究，根据试验结果采取： ①焊接方法70Kg 及以上级高强钢采用混合气体保护焊，以提高其冲击韧性。
②焊接材料的选择原则首先考虑焊缝金属的抗拉强度不低于母材抗拉强度的最低值； ③综合机械性能满足设计要求，充分考虑焊缝的塑性、韧性、抗裂性；
④从焊接结构受力情况考虑拘束力的影响。
3）焊接工艺及过程控制
（1）焊前钢板预处理
钢板预处理后：
①清除钢板表面氧化皮，从而提高下料件的切割质量；
②可以减少焊缝夹渣、氢气孔及冷裂纹产生等，提高焊接质量；
③可以大大提高喷漆的附着力， 减少结构件锈蚀 。
（2）预热控制
1）预热的主要作用：
①改变了焊接过程的热循环，降低了焊接接头温度专变区的冷却速度，延长了T8/5
时间， 避免或减少了淬硬组织的形成；
②减少了焊接区的温度梯度，降低了焊接内应力；
③扩大了焊接区的温度场，使焊接接头在较宽区域内处于塑性状态， 减弱了焊接应
力的不利影响；
④有专检人员用点温计进行测试， 达到预热温度后方可进行施焊 。
2）层间温度，一般层间温度保持在预热温度范围即可。
3）焊后时效处理：焊后热处理是把焊件整体均匀地加热到一定温度， 保温一定时
间，然后控制冷却的过程，焊后热处理的作用：
①改善焊接接头的组织和性能，软化淬硬区，降低硬度，提高塑性、韧性，防止焊
接结构的脆性破坏；
②松驰或消除焊接应力，防止延迟裂纹的产生和发展，提高焊接结构的使用可靠性
和寿命；
③消氢、防止产生冷裂纹
（二）ZY3300/07/13D薄煤层液压支架
1. 支架的主要技术特征：
形式 两柱掩护式液压支架
高度(最低/最高) / mm 700/1300
宽度/mm 1450
中心距/mm 1500
初撑力(P=31.5Mpa) /k N 2618
工作阻力(p=39.7Mpa) /k N 3300
对底板比压(前端)/Mpa 1.74~1.76
支护强度/MPa 0.42~0.48
泵站压力/MP a 31.5
操作方式 邻架电液控制
2. 支架的主要结构设计
（1）顶梁
为保证采煤机机身上方和支架顶梁前部有一定的间隙，设计时尽量减小了顶梁梁体
截面高度尺寸。顶梁最前端采用一直径Φ83mm 的圆钢, 与4条主肋焊接。顶梁前端上翘3 0 m m，使顶梁更好地接触顶板。考虑到顶板比较好，漏矸问题并不严重，为使支架结构简化，采用两端死侧护板。如果架间间距过大，可能会掉矸石，影响行人安全，而且支架容易下滑；如果架间间距过小，支架容易移动，可能会出现挤架现象，支架移架也会发生困难。出于以上考虑，将顶梁宽度设计为1.45m 。
（2）掩护梁
本支架的掩护梁为整体箱形变断面结构，用钢板拼焊而成，在它与顶梁、连杆连接
处及在相应的危险断面和危险焊缝处都有加强板 。
（3）前、后连杆
由于薄煤层支架最低高度低，为了使支架降到最低位置时连杆不与底座干涉，本支
架前、后连杆均设计分体双连杆，用钢板焊结成箱形结构，这种结构不但有很强的抗拉抗压能力，而且有很强的抗扭能力。
（4）底座
出于过人空间考虑，底座设计时尽量减小底座前端尺寸。本支架底座设计为整体式
4条主肋形成左右2个立柱安装空间，中间通过底板、前端过桥、后部连接板结构把左右两部分连为一体，底座中部底板前部封底后部开档，利于排矸。
（5）推杆
因推杆要占用部分立柱前行人空间，不能设计得太厚，但还要保证必要的强度要求，
所以本支架推杆在人行道位置的部分设计为厚度6 0 mm，材质为Q550的高强度钢板结构. 采用短推杆、正装千斤顶机构，便于拆装更换、维修。
（6）立柱
为了提高支架的伸缩比，一般薄煤层支架的立柱采用双伸缩, 甚至有的采用三伸缩。
本支架立柱为双伸缩立柱，立柱的缸径为Φ230mm 。
（7）推移千斤顶
本支架推移千斤顶带位移传感器，为电液控制。根据所需要的拉架力大于推溜力的
特点，采用差动连接，缸径为Φ125mm ，行程为700mm ，拉架力207kN ， 推溜力为178kN 。
（8）平衡千斤顶
保持顶梁平衡、调节合力作用点的关键部件。为了有效地缩小空间，本支架在中间
布置一个Φ125mm 缸径的平衡千斤顶，行程为208mm 。
（9）底调千斤顶
本支架采用一个缸径Φ100mm 的平衡千斤顶，行程为 145mm 。用它调整架间距离，
保持支架正常工作姿态。
3 .ZY3300/07/13D薄煤层液压支架的工艺控制
（1）顶粱、掩护梁、前后连杆、底座等主要结构件装配孔采用组焊后整体镗孔工艺。采用数控切割机下料，下料时留加工余量，然后穿芯轴对接组焊成活，最后在镗床上一次成活工艺，解决了装配孔同轴度难保证、 装配困难问题，提高了支架的整体质量
（2）主要结构件焊接工艺。采用CO 气体保护焊焊接方式，并对焊接过程进行连续监控。焊接前先对各零件进行预处理，清除氧化皮、油渍等物，清除干净后对钢板进行预热，然后进行对接焊接。焊后进行整形，达到设计要求。整形后对各部件进行去应力处理。消除部件内应力，保证焊接质量。
4. 支架的主要设计特点
（1）该支架的主体结构件主要采用了Q550高强度合金结构钢板材，有效地减小了结构件的断面尺寸，提高了结构件的强度。
（2）该支架前、后连杆均采用分体双连杆结构, 不但有效地减小了空间的占用, 而且有很强的抗拉、抗压及抗扭能力。
（3）该支架顶梁长度长达3735mm ，采用超薄结构设计，顶梁前端上翘30mm ， 使顶梁更好地接触顶板。
（4）该支架顶梁与掩护梁铰接处采用圆弧封板结构，保证在使用高度范围内不露顶，确保了安全。
（5）该支架采用整体式底座，底座后面敞开，该形式兼有整体式和分体式底座的综合优点，对底板起伏不平的适应性强，排矸性能好，底座采用机械防滑方式 。
（6）该支架采用200L/min大流量控制系统，移架速度快，可有效减小空顶时间。
（7）该支架立柱及推移千斤顶密封件采用了进口高性能产品，提高了支架的可靠性和使用寿命 。
（8）该支架采用邻架电液控制系统，减轻了劳动强度，改善了工作环境，提高了安全性。
四 液压支架的优化设计方法
1. 现代设计理论和方法
目前，现代设计理论的三大主要流派，包括：欧洲流派的系统设计方法、美国流浪的设计原理和日本流派的一般设计学。就现代设计理论和方法的范畴而言，现代设计理论和方法还在不断地发展和完善过程中。目前理论较为成熟和应用广泛的现代设计方法包括机电产品造型设计、计算机辅助设计、优化设计、计算机辅助工程设计CAE 、摩擦学设计和可靠性设计等。
优化设计是现代设计方法的重要内容之一，通过寻找和确定最优设计方案，使得所优化的目标(如:体积、重量、面积、费用等) 最小有利于运输、安装、搬家。 目前, 利用计算机以及相关软件进行支架总体结构参数的优化设计，不仅可以保证完善的性能和高可靠性，还能提高支架总体方案在运动学、力学和结构上的科学性。优化设计方法主要有：数学规划法、载荷力流法、弹塑性力学理论的有限单元法、经济寿命法、计算机辅助设计和绘图法(CADD)、特定条件设计法、可靠性法以及液压支架试验的信息反馈法。液压支架的优化设计可以单一采用上述的某一种方法，也可以根据具体情况综合运用上述设计方法。
2. 液压支架结构优化
薄煤层支架为保证有一定的通风和行人空间, 必然要求有较长的前梁, 这样就势必造成支架底座前端压力大于后端压力, 致使支架前端架脚扎底严重, 所以在底板较软的煤层中应考虑这一问题。顶梁偏载时, 顶梁、掩护梁、前后连杆上的应力都较大，柱窝附近和垫块附近的应力值都较高，顶梁两端加集中载荷时，顶梁上应力较大, 其他部件上的应力值相比要小得多。
对于上下端头支架, 由于采面输送机的影响, 引起端头支架落后于中间支架0.5m 左右, 致使端头支护困难, 因此应考虑设计前伸缩梁或设计前梁更长的端头支架, 并将伸缩梁千斤顶镶嵌于支架顶梁内以确保梁下高。总之, 最高应力分布存在区域性、局部性的, 在实际设计中应重点在该区域施以高强度板材。
3. 顶梁优化设计
液压支架的顶梁是支架的重要部件，主要承受顶板压力，并起切顶作用。它可多次反复支撑顶煤，以利于放煤。为加强结构的风度，在上下盖板之间焊有加强筋板, 构成封闭式棋般型。顶梁前端呈滑撬式或圆弧型，以减少移架阻力。可以根据实际加强板的位置和要求采用不同厚度的锰钢, 可以优化造价。架型的受力分析方法可以采用解析法, 利用计算机的快速运算特性, 通过对机构运动进行解析处理, 得到其运动的数学方程, 然后设计相应的计算机运行程序，最终只要输入相应的预定参数, 即可得到对应的输出结果。
由于支架顶梁是一个多腔室薄壁箱形结构, 由主筋板、顶板、横筋板、盖板等组合、封闭而成。在顶梁设计中, 由于所用材料的比重是确定的, 而顶梁长度一般也给定，要使顶梁重量最小，所以最后要以顶梁横截面面积最小为优化目标。 通过确定约束条件后, 采用混合罚函数法进行优化计算, 可以得到很好的结果。
总之, 选用先进的焊接工艺和焊接强度高的焊条, 提高焊缝的抗拉强度; 妥善处理断面变化，在变断面处焊接加强板, 以提高其整体性能; 优化焊缝结构设计, 避免应力集中; 改进支架强度验算方法, 采用有限元分析、优化设计、仿真等计算机辅助工程分析提前发现结构件的薄弱环节，提出改进措施，保证支架使用可靠:建立严格的规章制度，加强管理，提高操作人员的素质。
五 发展薄煤层机械化开采的途径
目前主要采煤国家已设计和制造出能适应不同煤层厚度和不同倾角的综采设备。在液压支架方面，最低采0.45m ，可采极薄煤层，还有适应于倾斜和急倾斜煤层的综采设备。有的主要采煤国家已设计、制造出适用于厚度0.55m 的极薄煤层采煤设备，而我国开采薄煤层的采煤设备数量少，品种单一，价格高，可靠 性差。因而，如何适应我同的国情，进一步完善、配套和提高薄煤层、极薄煤层开采机械化水平，是急待解决的问题。
从目前情况看，现有4种机械化组合方式：
1 薄煤层采煤机与单体液压支柱配套
主要设备：
采煤机： BM —100或BMD —100；
工作面输送机： SGB- 330/60型；
工作面支柱： 单体液压支柱；
运输顺槽设备； SGW-40 t型刮板输送机
SPG-800型胶带输送机。
优点：
（1）电动机功率较大，能开采较硬煤层。从1982年投入使用后，很快取代了MLX-5O 型及MLQ-80型采煤机。
（2）机身薄，配合SGB-680 /60刮板输送机，最低采高可到0.85m 。
（3）保护装置较齐全。有电动机功率和液压牵引功率自动调解装置。
（4）有内、 外喷雾装置，消尘效果好。煤层瓦斯涌出量大，机组割煤时，内喷雾可吹散上隅角处积聚的瓦斯，有利于安全生产。
缺点：
（1）开采煤层厚崖低0.85m 时，割顶、底现象严重，事故增多。
（2）煤质较硬时，采煤机牵引速发慢，小时生产能力低，机械事故多。
（3）煤层倾角大于25°时，牵引部、截煤部供不上油。
（4）采煤机结构复杂，维修困难，发生事故处理慢。
（5）SGB- 680/60型输送机出厂长度100~120m，当工作面长度超过180m 时，断链事故多，因而限制了工作面长度的增加。
2 薄煤层采煤机与切顶墩柱、单体液压支柱配套
这种配套方式是筇一种配套方式加上切顶墩柱，其主要优点如下：
（1）工作阻力太，能有效地支撑顶板，减少工作面顶板下沉量。
（2）切顶效果好，能有效地控制工作面初次放顶和周期来压。
（3）把回拄和放顶工序结合起来，实现了机械化。墩柱闯的单体支柱是在墩柱保护下回
撤，工作较为安全，可减少工作面支柱数量，变一般4～5排管理为3～4排管理。
（4）有较大的灵话性，易于拆装、运输。能更好地适应工作面长度和厚度变化。
（5）切顶墩柱有较大的底座，不易压入底板，故适用软底板条件。
切顶墩柱的缺点：
（1）由于支撑阻力大，工作面煤体被压酥(强度降低) 的可能性减小，因而增加
了截割阻力。
（2）当倾角大于15切顶墩柱自移时，会出现下滑现象。
（3）切顶墩柱支撑能力大，单体支柱数量减少，支护密度小，故柱间易发生落石，产生
新的不安全因素。
（4）切顶墩拄的结构尚需进一步完善，如管路如何防止落石砸断，如何适应顶板的局部
变化等。
实践证明，切顶墩柱在顶板坚硬，有明显周期压力，直接顶较完整的条件下使用有
明显的效果。
3 刨煤板与切顶墩柱配套
主要设备；
刨煤机：TW-28型拖钩刨，刨链直径26mm ，刨链速度0.67m/s，功率2×75 kW，
截深60～80 mm
工作面输送机：SGW-150C 型；
工作面支护：切顶墩柱、单体支柱。
主要优点：
（1）创煤机是通过刨刀切入煤体，刨链牵引刨头往复运动，实现破、装、运机械化。牢固支住推移千斤顶，及时推移和固定工作面输送机，是提高刨煤效果的关键。由于刨头往复运动，推移千斤顶也往复受力， 因而实现牢固支撑较困难。实践证明，使用切顶墩柱是实现牢固支撑的有效手段。
（2）可开采极薄煤层。局部煤层不足0.6m 时，刨煤机仍可继续使用。
（3）刨煤机结构简单，维修方便，油料消耗少，块煤率高。
（4）司机不随机作业，减轻了工人的体力劳动。
（5）电机功率大，消耗小，提高了对硬煤开采的适应性。
缺点：
（1）输送机机头、机尾高度大，适用于厚0.9m 以上的煤层，因而开采极薄煤层时，需要经常挑顶、拉底。
（2）当煤层顶底板不平时，易发生工作面输送机整体下移，煤层倾角越大，滑动的可能性越大。
（3）刨煤机的有关配套设施，如行程显示、限位开关、工作面通讯装置等，尚需进一步加以完善。
4 薄煤层综采
引进的英国薄煤层综采设备于1986年 5月7日～29日进行了工业性试验。试验工作面长113m ，采高1.17m 。试验期间共生产7.8万吨原煤，工作面推进419.9m ，平均日产950 t，最高月产3.5万吨 ，最高日产1955吨。这套综采设备的主要优点是：
（1）B61采煤机为机械传动，结构简单，维修方便。采煤机功率大，局部割顶
200mm 以内时可正常生产。
（2）液压支架为四柱V 形布置，支架结构合理，布置紧凑，采煤机通过断面大， 工作阻力高，韧撑力大，支撑效果好。
（3）配套设备安全可靠。存在的主要问题是：
①采煤机虽为爬底板式，但与液压支架配套后，最低采高仍不能低于0.9m 。
②) 成本高。
③备件不足。因近两年使用中缺少配件，所1989年上半年已将B61采煤机撤出，改用国产BM-10 0 型采煤机。
5 机械化采煤方法总结：
（1）生产实践证明，薄煤层比较稳定时，进一步完工作面装备，可以实现高产，达
到规定的甲级采煤队水平。
（2）综采液压支架虽能取得好的支护效果，但成本高。因而，薄煤层液压支架可以 作为开发方向，但当前不宜普及。当前应加速支护改革，应用单体液压支柱对顶板完整、周期来压明显的机采面，应配套使用切顶墩柱。
（3）薄煤层机械要适应“薄”的特点，特别是极薄煤层，当顶底板稍有凸凹，煤层 厚度稍有变化或煤层稍有构造错动，采煤机都有可能截割顶底板岩石。由于薄煤层工作面空间狭小，当前使用的BM-100型采煤机的功率偏低，所以要求采煤机在外形尺寸不变的条件下，使功率、安全系数增大，可靠程度提高，同时应使机械结构简单，操作、维修方便。极薄煤层开采应发展刨煤机或爬底
板式采煤机。
（4）开采薄煤层，掘进率较高，采掘矛盾比较突出。增加工作面长度，是缓解采掘 关系紧张的措施，但增加工作面长度受工作面输送机长度的制约。因此，应发展能适应工作面较长的薄煤层输送机。此外，与刨煤机配套的输送机，应降低机头、 机尾的高度，以适应极薄煤层的开采。
（5）地质构造稳定的煤层，应布置等长工作面，输送机巷定向掘进，配转载机和胶 带输送机。地质构造比较复杂的煤层，应根据走向变化布置采面，顺槽可配 SGW-40 T 型输送机。
六 电液控制系统在薄煤层液压支架中的应用
1 电液控制系统控制过程
工作面内各个支架控制器与主控制器连成一个计算机网，形成一个有机整体。主控器设在工作面运输巷内指挥作业，它是全工作面电液控制系统的中枢，将接收到的工作面支架控制器信息和采煤机信息分析处理后反馈给支架控制器 ， 支架控制器将根据主控台反馈的信息、支架压力传感器和位置传感器传来的信号判断处理后，对电磁阀发出控制信号，控制支架完成相应的动作，同时将支架信息反馈给主控器。主控器根据监测到的信息，及时修改控制器运行参数，协调采煤机与支架同步运行。
2 电液控制系统的主要功能
（1）通过支架上安装的压力传感器、行程传感器、电液控制阀，实现液压支架的自动移架、自动推移输送机等单架 (邻架) 非自动控制，自动顺序移动，成组自动控制，也可以对支架的单个功能控制。
（2）以采煤机位置为依据的支架自动控制。采煤机上安装的位置检测装置将检测到的采煤机位置信息传给系统，系统根据工作面的作业规程和采煤机位置的信息自动发出命令指挥相应的支架控制器控制支架自动完成相应的动作指令。
（3） 支柱在工作中发生卸载时的自动补压功能。支柱在支撑中如因某种原因发生压力降落，
当压力降至某一设定值时．系统会自动执行升柱，补压到规定压力，并可执行多次，保证支护质量。
（4）闭锁及紧急停止功能。为安全目的不允许工作面某处支架动作时，可操作支架控制器上的闭锁键将本支架闭锁，同时在软件作用下还将左右邻架也闭锁， 只有解锁操作后才可恢复。当工作面发生可能危及安全生产的紧急情况，需要立即停止或禁止支架的 自动动作时，可按压任意一个支架控制器上的紧急停止按键(与闭锁键共用) ，全工作面支架自动动作立即停止并在急停解除前自动控制功能被禁止。
（5）可设置主控计算机，在井下工作面巷道实现对工作面设备进行监控和控制 ， 可实现跟机自动控制或与其他设备的联合控制，也可实现在地面对工作面设备 的控制。
3 电液控制系统应用到薄煤层液压支架中的突出优点
电液控制系统应用到薄煤层液压支架，实现了复杂地质条件下薄煤开采综合机械化的新突破，其优点更为突出，使薄煤工作面的生产和管理发生了根本性的变化，经济效益显著。
（1）大大提高了薄煤层综采自动化程度
电液控制系统与采煤机和刮板输送机的控制系统配合联动，可实现薄煤层开采工作面的自动化，煤矿薄煤层综采自动化程度大大提高。电液控制系统远程控制功能，使井下无人工作面成为现实，较好地解决了薄煤层自动化开采问题。
（2）可实现工作面的平直推进
移架步距准确，多架可同时推移刮板输送机，采煤机截深准确，可以保持工作面输送机的直线性，实现工作面的平直推进，另外使输送机缓慢弯曲，避免溜槽连接处产生过大应力。
（3）显著改善了工作面顶板的支护状况，提高了安全生产系数
电液控制系统集监测和控制于一体，能有效保证工作面液压支架的初撑力，带压擦顶移架，有效防止前方片帮冒顶，利于保护顶板围岩的稳定。合理解决了液压支架初撑力达不到额定阻力和带压移架问题，为改善工作面顶板的维护提供有利条件，可减少顶板事故。另外操作人员可邻架控制，远离工作面控制，故可避免冲击地压粉尘等矿井灾害的袭扰，保证人员的安全。
（4）降低了煤矿工人的劳动强度，改善了工人的工作环境
在巷道内操作就能完成工作面内的破煤、装煤和运煤等工序，使薄煤层工作 面简单化，减少和改善了薄煤层采煤工人在工作面内爬行的工作状况，安全有了可靠保障，极大地改善了工人条件和劳动环境，工人不再进人工作面而是在巷道
内操作机器，降低了劳动强度；工作面内用人少，提高了人工工效。
（5）生产效率大大提高，提升了煤矿经济效益
在薄煤层工作面，原先受煤矿地质条件和作业空间的限制，机械化程度低， 生产效率低。采用电液控制系统后，由计算机合理安排采煤工序，取消了人工控制过程的辅助时间，移架速度快。同时，可以多个支架编组进行控制操作，可实现跟机定量推溜和自动移架，大幅度提高了采煤机械的利用率和生产效率，同时也给煤矿带来了可观的经济效益 。
（6）电液控制方式灵活多样，适用性强
煤矿可根据本矿的地质条件和采煤工艺，灵活选择多重控制方式来适应地质条件的变化，对于各种困难地质条件和局部构造适用性强，特别是对于薄煤层地质条件和大倾角液压支架，其优点更为突出。
（7）提高了煤矿资源的利用率
过去产出效率低，一般薄煤层单产只是中厚煤层的1/3或更少。掘进率高，开采成本明显高于中厚煤层，许多煤矿对薄煤层开采较少，甚至不考虑薄煤开采， 随着电液控制技术在液压支架中的应用，近年来薄煤层开采得到较快发展，以前不愿或不能开采的薄煤层被开采，煤矿资源得到有效开采利用。
参考文献：
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薄煤层液压支架发展报告
机电学院 机自07-9班 朱学凯
摘要：随着厚煤层及中厚煤层煤炭资源的逐渐减少，对薄煤层开采的研究逐步提上日程，并取得了一定的研究成果。本文主要从薄煤层液压支架的应用背景、结构特点、发展现状对国内薄煤层液压支架的发展做了一个总结，最后对薄煤层机械化开采的途径以及电液控制系统的应用做了简单的介绍。
关键词：背景、结构、现状、机械化
一 薄煤层液压支架的应用背景
煤炭工业是国民经济重要的基础产业。我国的薄煤层资源丰富，全国薄煤层的储量占全部可采储量的17.5％，分布面广，煤质好。但由于薄煤层采煤生产效率低，经济效益差，部分煤矿不重视薄煤层的开采，造成许多薄煤层煤炭资源严重浪费。随着厚煤层及中厚煤层煤炭资源的逐渐减少，许多煤矿开始重视对薄煤层的开采工作。
液压支架是现代化煤矿进行高效综采和安全生产最为关键的设备之一。无论是采用刮板输送机、滚筒采煤机和液压支架的综采技术, 还是运行轨道、强力刨煤机和液压支架的综采技术, 液压支架都是作为煤矿井下支护关键设备，因此，研究高质高效的薄煤层液压支架有着重要的意义。
二 薄煤层液压支架的结构特点
根据煤层厚度划分，薄煤层截高一般小于1.3m 。我国不少矿区薄煤层是主采煤层。薄煤层支架的结构特点是：
（一）伸缩比大
立柱大多采用双伸缩立柱，薄煤层支架高度低，操作不太方便，立柱很少采用带机械加长段结构。为满足大伸缩比的要求，特别是掩护式液压支架，立柱倾角较大，在低位状态工作时，支护效率较低。
（二）人行通道困难
对于薄煤层支架，如何设置人行通道是十分重要的。在瓦斯含量大、对通风有特殊要求的综采工作面，大多设计成双人行通道。支撑掩护式支架的前立柱前留有人行通道，在前、后柱间再设计一个人行通道，二柱掩护式支架立柱前后各设一通道这样有利于通风，便于行人。对于通风没有特殊要求的综采工作面，大多设计成二柱掩护式液压支架，在柱前设置人行通道。
（三）梁体薄
薄煤层支架由于其伸缩比大，且最低高度很低，所以结构件设计既要满足强度要求，又要截面高度尺寸尽可能小。为此，结构件大多采用高强度钢板、箱形结构，顶梁前部有的设计成板式结构，甚至是几层弹簧钢板叠加。
（四）结构交叉布置
薄煤层支架由于其最低位置的高度十分低，结构件除了尽量薄之外，结构件间尽量采用空间交错布置，所以，前连杆大多设计成单连杆，后连杆设计成双连杆，在最低位置时，前、后连杆可以侧投影重叠而不干涉，底座设计成分底座、活连接，左右底座中间为推移机构布
置的空间；对于两柱掩护式支架，平衡千斤顶和推移液压缸采取交错布置，以满足最大重合度。由于柱前大多为人行通道，所以薄煤层支架推杆前部大多设计成板式，厚度为50～70mm 。人行通道最小要求宽0.6m ，净高0.4m 。
（五）简化结构
薄煤层支架结构要尽量简单，以减少事故，顶梁可设计成整梁，适当加宽顶梁宽度，一般可不设置活动侧护板。
（六）提高控制系统自动化
薄煤层工作面行人困难，所以操作系统最好实现成组控制、自动控制或邻架控制，以减轻工人体力劳动和提高安全程度、工作效率及产量。
三 几种典型的薄煤层液压支架
（一）ZY4400/09/21型薄煤层液压支架
1. 支架主要技术参数：
形式： 两柱掩护式电液控制；
高度： 900～2100 mm；
宽度： 1420～1590 mm
中心距： 1500 mm；
初撑力： 3564 KN；
工作阻力： 4400 kN；
支护强度： 0.55～0.64 MPa
移架步距： 600 mm；
重量： 12300 kg
2. 支架的主要结构特点：
（1）支架采用正四连杆、双前连杆、双后连杆形式。提高支架的稳定性及抗水平载荷和扭转载荷的能力。
（2）主要结构件采用WH70高强度钢板，主要销轴均采用30CrMnTi 材料，以减轻支架重量和结构件断面，同时又提高支架的可靠性及寿命。
（3）采用先进的电液控制系统，400L/min大流量阀，环形供液，实现支架的快速升、降、移，保证移架速度小于8s 。
（4）独特的推移杆设计，为了适应各种刨深的调整，推移杆长度为可调节式，可用于调整梁端距的大小，推杆截面小有利于排浮煤，前端可连一调斜千斤顶，用于调整刨头上摆下摆的角度。
（5）整体顶梁，顶梁前端上翘3度，结构简单，可靠性高。顶梁对顶板载荷的平衡能力较强，前端具有产煤功能。
（6）立柱采用D280mm 缸径大立柱及D180mm 平衡千斤顶，适应顶板及煤层厚度变化能力强。
（7）支架在最低高度时具有700×500mm 宽敞的过人空间，在较小空间内，控制系统及液压系统布置合理。
（8）为提高液压支架的可靠性及使用寿命，立柱千斤顶的密封件采用聚氨脂材料。
3. 支架的工艺难点及保证措施
1） ZY4400/09/21支架的工艺难点
（1）主要结构件采用60Kg 、70Kg 级高强度钢板焊接。
（2）薄形结构件易产生焊接变形、焊接应力集中。
（3）大直径、短行程立柱缸体的加工。
（4）推移装置焊接多为异种钢，合金元素复杂，淬硬倾向大，焊接过程中极易产生裂
纹、气孔等焊接缺陷。
2）关键工艺保证措施
（1）高强钢板材料选择：
ZY4400/09/21薄煤层支架钢板选材上从以下几方面考虑：
①碳当量Ceq 尽量低。
②Z 向力学性能尽量好。
③尽量细化晶粒。
④屈强比。
（2）焊接方法与焊接材料的选择
根据所选钢板情况，对70Kg 以上级钢板进行了一系列试验研究，根据试验结果采取： ①焊接方法70Kg 及以上级高强钢采用混合气体保护焊，以提高其冲击韧性。
②焊接材料的选择原则首先考虑焊缝金属的抗拉强度不低于母材抗拉强度的最低值； ③综合机械性能满足设计要求，充分考虑焊缝的塑性、韧性、抗裂性；
④从焊接结构受力情况考虑拘束力的影响。
3）焊接工艺及过程控制
（1）焊前钢板预处理
钢板预处理后：
①清除钢板表面氧化皮，从而提高下料件的切割质量；
②可以减少焊缝夹渣、氢气孔及冷裂纹产生等，提高焊接质量；
③可以大大提高喷漆的附着力， 减少结构件锈蚀 。
（2）预热控制
1）预热的主要作用：
①改变了焊接过程的热循环，降低了焊接接头温度专变区的冷却速度，延长了T8/5
时间， 避免或减少了淬硬组织的形成；
②减少了焊接区的温度梯度，降低了焊接内应力；
③扩大了焊接区的温度场，使焊接接头在较宽区域内处于塑性状态， 减弱了焊接应
力的不利影响；
④有专检人员用点温计进行测试， 达到预热温度后方可进行施焊 。
2）层间温度，一般层间温度保持在预热温度范围即可。
3）焊后时效处理：焊后热处理是把焊件整体均匀地加热到一定温度， 保温一定时
间，然后控制冷却的过程，焊后热处理的作用：
①改善焊接接头的组织和性能，软化淬硬区，降低硬度，提高塑性、韧性，防止焊
接结构的脆性破坏；
②松驰或消除焊接应力，防止延迟裂纹的产生和发展，提高焊接结构的使用可靠性
和寿命；
③消氢、防止产生冷裂纹
（二）ZY3300/07/13D薄煤层液压支架
1. 支架的主要技术特征：
形式 两柱掩护式液压支架
高度(最低/最高) / mm 700/1300
宽度/mm 1450
中心距/mm 1500
初撑力(P=31.5Mpa) /k N 2618
工作阻力(p=39.7Mpa) /k N 3300
对底板比压(前端)/Mpa 1.74~1.76
支护强度/MPa 0.42~0.48
泵站压力/MP a 31.5
操作方式 邻架电液控制
2. 支架的主要结构设计
（1）顶梁
为保证采煤机机身上方和支架顶梁前部有一定的间隙，设计时尽量减小了顶梁梁体
截面高度尺寸。顶梁最前端采用一直径Φ83mm 的圆钢, 与4条主肋焊接。顶梁前端上翘3 0 m m，使顶梁更好地接触顶板。考虑到顶板比较好，漏矸问题并不严重，为使支架结构简化，采用两端死侧护板。如果架间间距过大，可能会掉矸石，影响行人安全，而且支架容易下滑；如果架间间距过小，支架容易移动，可能会出现挤架现象，支架移架也会发生困难。出于以上考虑，将顶梁宽度设计为1.45m 。
（2）掩护梁
本支架的掩护梁为整体箱形变断面结构，用钢板拼焊而成，在它与顶梁、连杆连接
处及在相应的危险断面和危险焊缝处都有加强板 。
（3）前、后连杆
由于薄煤层支架最低高度低，为了使支架降到最低位置时连杆不与底座干涉，本支
架前、后连杆均设计分体双连杆，用钢板焊结成箱形结构，这种结构不但有很强的抗拉抗压能力，而且有很强的抗扭能力。
（4）底座
出于过人空间考虑，底座设计时尽量减小底座前端尺寸。本支架底座设计为整体式
4条主肋形成左右2个立柱安装空间，中间通过底板、前端过桥、后部连接板结构把左右两部分连为一体，底座中部底板前部封底后部开档，利于排矸。
（5）推杆
因推杆要占用部分立柱前行人空间，不能设计得太厚，但还要保证必要的强度要求，
所以本支架推杆在人行道位置的部分设计为厚度6 0 mm，材质为Q550的高强度钢板结构. 采用短推杆、正装千斤顶机构，便于拆装更换、维修。
（6）立柱
为了提高支架的伸缩比，一般薄煤层支架的立柱采用双伸缩, 甚至有的采用三伸缩。
本支架立柱为双伸缩立柱，立柱的缸径为Φ230mm 。
（7）推移千斤顶
本支架推移千斤顶带位移传感器，为电液控制。根据所需要的拉架力大于推溜力的
特点，采用差动连接，缸径为Φ125mm ，行程为700mm ，拉架力207kN ， 推溜力为178kN 。
（8）平衡千斤顶
保持顶梁平衡、调节合力作用点的关键部件。为了有效地缩小空间，本支架在中间
布置一个Φ125mm 缸径的平衡千斤顶，行程为208mm 。
（9）底调千斤顶
本支架采用一个缸径Φ100mm 的平衡千斤顶，行程为 145mm 。用它调整架间距离，
保持支架正常工作姿态。
3 .ZY3300/07/13D薄煤层液压支架的工艺控制
（1）顶粱、掩护梁、前后连杆、底座等主要结构件装配孔采用组焊后整体镗孔工艺。采用数控切割机下料，下料时留加工余量，然后穿芯轴对接组焊成活，最后在镗床上一次成活工艺，解决了装配孔同轴度难保证、 装配困难问题，提高了支架的整体质量
（2）主要结构件焊接工艺。采用CO 气体保护焊焊接方式，并对焊接过程进行连续监控。焊接前先对各零件进行预处理，清除氧化皮、油渍等物，清除干净后对钢板进行预热，然后进行对接焊接。焊后进行整形，达到设计要求。整形后对各部件进行去应力处理。消除部件内应力，保证焊接质量。
4. 支架的主要设计特点
（1）该支架的主体结构件主要采用了Q550高强度合金结构钢板材，有效地减小了结构件的断面尺寸，提高了结构件的强度。
（2）该支架前、后连杆均采用分体双连杆结构, 不但有效地减小了空间的占用, 而且有很强的抗拉、抗压及抗扭能力。
（3）该支架顶梁长度长达3735mm ，采用超薄结构设计，顶梁前端上翘30mm ， 使顶梁更好地接触顶板。
（4）该支架顶梁与掩护梁铰接处采用圆弧封板结构，保证在使用高度范围内不露顶，确保了安全。
（5）该支架采用整体式底座，底座后面敞开，该形式兼有整体式和分体式底座的综合优点，对底板起伏不平的适应性强，排矸性能好，底座采用机械防滑方式 。
（6）该支架采用200L/min大流量控制系统，移架速度快，可有效减小空顶时间。
（7）该支架立柱及推移千斤顶密封件采用了进口高性能产品，提高了支架的可靠性和使用寿命 。
（8）该支架采用邻架电液控制系统，减轻了劳动强度，改善了工作环境，提高了安全性。
四 液压支架的优化设计方法
1. 现代设计理论和方法
目前，现代设计理论的三大主要流派，包括：欧洲流派的系统设计方法、美国流浪的设计原理和日本流派的一般设计学。就现代设计理论和方法的范畴而言，现代设计理论和方法还在不断地发展和完善过程中。目前理论较为成熟和应用广泛的现代设计方法包括机电产品造型设计、计算机辅助设计、优化设计、计算机辅助工程设计CAE 、摩擦学设计和可靠性设计等。
优化设计是现代设计方法的重要内容之一，通过寻找和确定最优设计方案，使得所优化的目标(如:体积、重量、面积、费用等) 最小有利于运输、安装、搬家。 目前, 利用计算机以及相关软件进行支架总体结构参数的优化设计，不仅可以保证完善的性能和高可靠性，还能提高支架总体方案在运动学、力学和结构上的科学性。优化设计方法主要有：数学规划法、载荷力流法、弹塑性力学理论的有限单元法、经济寿命法、计算机辅助设计和绘图法(CADD)、特定条件设计法、可靠性法以及液压支架试验的信息反馈法。液压支架的优化设计可以单一采用上述的某一种方法，也可以根据具体情况综合运用上述设计方法。
2. 液压支架结构优化
薄煤层支架为保证有一定的通风和行人空间, 必然要求有较长的前梁, 这样就势必造成支架底座前端压力大于后端压力, 致使支架前端架脚扎底严重, 所以在底板较软的煤层中应考虑这一问题。顶梁偏载时, 顶梁、掩护梁、前后连杆上的应力都较大，柱窝附近和垫块附近的应力值都较高，顶梁两端加集中载荷时，顶梁上应力较大, 其他部件上的应力值相比要小得多。
对于上下端头支架, 由于采面输送机的影响, 引起端头支架落后于中间支架0.5m 左右, 致使端头支护困难, 因此应考虑设计前伸缩梁或设计前梁更长的端头支架, 并将伸缩梁千斤顶镶嵌于支架顶梁内以确保梁下高。总之, 最高应力分布存在区域性、局部性的, 在实际设计中应重点在该区域施以高强度板材。
3. 顶梁优化设计
液压支架的顶梁是支架的重要部件，主要承受顶板压力，并起切顶作用。它可多次反复支撑顶煤，以利于放煤。为加强结构的风度，在上下盖板之间焊有加强筋板, 构成封闭式棋般型。顶梁前端呈滑撬式或圆弧型，以减少移架阻力。可以根据实际加强板的位置和要求采用不同厚度的锰钢, 可以优化造价。架型的受力分析方法可以采用解析法, 利用计算机的快速运算特性, 通过对机构运动进行解析处理, 得到其运动的数学方程, 然后设计相应的计算机运行程序，最终只要输入相应的预定参数, 即可得到对应的输出结果。
由于支架顶梁是一个多腔室薄壁箱形结构, 由主筋板、顶板、横筋板、盖板等组合、封闭而成。在顶梁设计中, 由于所用材料的比重是确定的, 而顶梁长度一般也给定，要使顶梁重量最小，所以最后要以顶梁横截面面积最小为优化目标。 通过确定约束条件后, 采用混合罚函数法进行优化计算, 可以得到很好的结果。
总之, 选用先进的焊接工艺和焊接强度高的焊条, 提高焊缝的抗拉强度; 妥善处理断面变化，在变断面处焊接加强板, 以提高其整体性能; 优化焊缝结构设计, 避免应力集中; 改进支架强度验算方法, 采用有限元分析、优化设计、仿真等计算机辅助工程分析提前发现结构件的薄弱环节，提出改进措施，保证支架使用可靠:建立严格的规章制度，加强管理，提高操作人员的素质。
五 发展薄煤层机械化开采的途径
目前主要采煤国家已设计和制造出能适应不同煤层厚度和不同倾角的综采设备。在液压支架方面，最低采0.45m ，可采极薄煤层，还有适应于倾斜和急倾斜煤层的综采设备。有的主要采煤国家已设计、制造出适用于厚度0.55m 的极薄煤层采煤设备，而我国开采薄煤层的采煤设备数量少，品种单一，价格高，可靠 性差。因而，如何适应我同的国情，进一步完善、配套和提高薄煤层、极薄煤层开采机械化水平，是急待解决的问题。
从目前情况看，现有4种机械化组合方式：
1 薄煤层采煤机与单体液压支柱配套
主要设备：
采煤机： BM —100或BMD —100；
工作面输送机： SGB- 330/60型；
工作面支柱： 单体液压支柱；
运输顺槽设备； SGW-40 t型刮板输送机
SPG-800型胶带输送机。
优点：
（1）电动机功率较大，能开采较硬煤层。从1982年投入使用后，很快取代了MLX-5O 型及MLQ-80型采煤机。
（2）机身薄，配合SGB-680 /60刮板输送机，最低采高可到0.85m 。
（3）保护装置较齐全。有电动机功率和液压牵引功率自动调解装置。
（4）有内、 外喷雾装置，消尘效果好。煤层瓦斯涌出量大，机组割煤时，内喷雾可吹散上隅角处积聚的瓦斯，有利于安全生产。
缺点：
（1）开采煤层厚崖低0.85m 时，割顶、底现象严重，事故增多。
（2）煤质较硬时，采煤机牵引速发慢，小时生产能力低，机械事故多。
（3）煤层倾角大于25°时，牵引部、截煤部供不上油。
（4）采煤机结构复杂，维修困难，发生事故处理慢。
（5）SGB- 680/60型输送机出厂长度100~120m，当工作面长度超过180m 时，断链事故多，因而限制了工作面长度的增加。
2 薄煤层采煤机与切顶墩柱、单体液压支柱配套
这种配套方式是筇一种配套方式加上切顶墩柱，其主要优点如下：
（1）工作阻力太，能有效地支撑顶板，减少工作面顶板下沉量。
（2）切顶效果好，能有效地控制工作面初次放顶和周期来压。
（3）把回拄和放顶工序结合起来，实现了机械化。墩柱闯的单体支柱是在墩柱保护下回
撤，工作较为安全，可减少工作面支柱数量，变一般4～5排管理为3～4排管理。
（4）有较大的灵话性，易于拆装、运输。能更好地适应工作面长度和厚度变化。
（5）切顶墩柱有较大的底座，不易压入底板，故适用软底板条件。
切顶墩柱的缺点：
（1）由于支撑阻力大，工作面煤体被压酥(强度降低) 的可能性减小，因而增加
了截割阻力。
（2）当倾角大于15切顶墩柱自移时，会出现下滑现象。
（3）切顶墩柱支撑能力大，单体支柱数量减少，支护密度小，故柱间易发生落石，产生
新的不安全因素。
（4）切顶墩拄的结构尚需进一步完善，如管路如何防止落石砸断，如何适应顶板的局部
变化等。
实践证明，切顶墩柱在顶板坚硬，有明显周期压力，直接顶较完整的条件下使用有
明显的效果。
3 刨煤板与切顶墩柱配套
主要设备；
刨煤机：TW-28型拖钩刨，刨链直径26mm ，刨链速度0.67m/s，功率2×75 kW，
截深60～80 mm
工作面输送机：SGW-150C 型；
工作面支护：切顶墩柱、单体支柱。
主要优点：
（1）创煤机是通过刨刀切入煤体，刨链牵引刨头往复运动，实现破、装、运机械化。牢固支住推移千斤顶，及时推移和固定工作面输送机，是提高刨煤效果的关键。由于刨头往复运动，推移千斤顶也往复受力， 因而实现牢固支撑较困难。实践证明，使用切顶墩柱是实现牢固支撑的有效手段。
（2）可开采极薄煤层。局部煤层不足0.6m 时，刨煤机仍可继续使用。
（3）刨煤机结构简单，维修方便，油料消耗少，块煤率高。
（4）司机不随机作业，减轻了工人的体力劳动。
（5）电机功率大，消耗小，提高了对硬煤开采的适应性。
缺点：
（1）输送机机头、机尾高度大，适用于厚0.9m 以上的煤层，因而开采极薄煤层时，需要经常挑顶、拉底。
（2）当煤层顶底板不平时，易发生工作面输送机整体下移，煤层倾角越大，滑动的可能性越大。
（3）刨煤机的有关配套设施，如行程显示、限位开关、工作面通讯装置等，尚需进一步加以完善。
4 薄煤层综采
引进的英国薄煤层综采设备于1986年 5月7日～29日进行了工业性试验。试验工作面长113m ，采高1.17m 。试验期间共生产7.8万吨原煤，工作面推进419.9m ，平均日产950 t，最高月产3.5万吨 ，最高日产1955吨。这套综采设备的主要优点是：
（1）B61采煤机为机械传动，结构简单，维修方便。采煤机功率大，局部割顶
200mm 以内时可正常生产。
（2）液压支架为四柱V 形布置，支架结构合理，布置紧凑，采煤机通过断面大， 工作阻力高，韧撑力大，支撑效果好。
（3）配套设备安全可靠。存在的主要问题是：
①采煤机虽为爬底板式，但与液压支架配套后，最低采高仍不能低于0.9m 。
②) 成本高。
③备件不足。因近两年使用中缺少配件，所1989年上半年已将B61采煤机撤出，改用国产BM-10 0 型采煤机。
5 机械化采煤方法总结：
（1）生产实践证明，薄煤层比较稳定时，进一步完工作面装备，可以实现高产，达
到规定的甲级采煤队水平。
（2）综采液压支架虽能取得好的支护效果，但成本高。因而，薄煤层液压支架可以 作为开发方向，但当前不宜普及。当前应加速支护改革，应用单体液压支柱对顶板完整、周期来压明显的机采面，应配套使用切顶墩柱。
（3）薄煤层机械要适应“薄”的特点，特别是极薄煤层，当顶底板稍有凸凹，煤层 厚度稍有变化或煤层稍有构造错动，采煤机都有可能截割顶底板岩石。由于薄煤层工作面空间狭小，当前使用的BM-100型采煤机的功率偏低，所以要求采煤机在外形尺寸不变的条件下，使功率、安全系数增大，可靠程度提高，同时应使机械结构简单，操作、维修方便。极薄煤层开采应发展刨煤机或爬底
板式采煤机。
（4）开采薄煤层，掘进率较高，采掘矛盾比较突出。增加工作面长度，是缓解采掘 关系紧张的措施，但增加工作面长度受工作面输送机长度的制约。因此，应发展能适应工作面较长的薄煤层输送机。此外，与刨煤机配套的输送机，应降低机头、 机尾的高度，以适应极薄煤层的开采。
（5）地质构造稳定的煤层，应布置等长工作面，输送机巷定向掘进，配转载机和胶 带输送机。地质构造比较复杂的煤层，应根据走向变化布置采面，顺槽可配 SGW-40 T 型输送机。
六 电液控制系统在薄煤层液压支架中的应用
1 电液控制系统控制过程
工作面内各个支架控制器与主控制器连成一个计算机网，形成一个有机整体。主控器设在工作面运输巷内指挥作业，它是全工作面电液控制系统的中枢，将接收到的工作面支架控制器信息和采煤机信息分析处理后反馈给支架控制器 ， 支架控制器将根据主控台反馈的信息、支架压力传感器和位置传感器传来的信号判断处理后，对电磁阀发出控制信号，控制支架完成相应的动作，同时将支架信息反馈给主控器。主控器根据监测到的信息，及时修改控制器运行参数，协调采煤机与支架同步运行。
2 电液控制系统的主要功能
（1）通过支架上安装的压力传感器、行程传感器、电液控制阀，实现液压支架的自动移架、自动推移输送机等单架 (邻架) 非自动控制，自动顺序移动，成组自动控制，也可以对支架的单个功能控制。
（2）以采煤机位置为依据的支架自动控制。采煤机上安装的位置检测装置将检测到的采煤机位置信息传给系统，系统根据工作面的作业规程和采煤机位置的信息自动发出命令指挥相应的支架控制器控制支架自动完成相应的动作指令。
（3） 支柱在工作中发生卸载时的自动补压功能。支柱在支撑中如因某种原因发生压力降落，
当压力降至某一设定值时．系统会自动执行升柱，补压到规定压力，并可执行多次，保证支护质量。
（4）闭锁及紧急停止功能。为安全目的不允许工作面某处支架动作时，可操作支架控制器上的闭锁键将本支架闭锁，同时在软件作用下还将左右邻架也闭锁， 只有解锁操作后才可恢复。当工作面发生可能危及安全生产的紧急情况，需要立即停止或禁止支架的 自动动作时，可按压任意一个支架控制器上的紧急停止按键(与闭锁键共用) ，全工作面支架自动动作立即停止并在急停解除前自动控制功能被禁止。
（5）可设置主控计算机，在井下工作面巷道实现对工作面设备进行监控和控制 ， 可实现跟机自动控制或与其他设备的联合控制，也可实现在地面对工作面设备 的控制。
3 电液控制系统应用到薄煤层液压支架中的突出优点
电液控制系统应用到薄煤层液压支架，实现了复杂地质条件下薄煤开采综合机械化的新突破，其优点更为突出，使薄煤工作面的生产和管理发生了根本性的变化，经济效益显著。
（1）大大提高了薄煤层综采自动化程度
电液控制系统与采煤机和刮板输送机的控制系统配合联动，可实现薄煤层开采工作面的自动化，煤矿薄煤层综采自动化程度大大提高。电液控制系统远程控制功能，使井下无人工作面成为现实，较好地解决了薄煤层自动化开采问题。
（2）可实现工作面的平直推进
移架步距准确，多架可同时推移刮板输送机，采煤机截深准确，可以保持工作面输送机的直线性，实现工作面的平直推进，另外使输送机缓慢弯曲，避免溜槽连接处产生过大应力。
（3）显著改善了工作面顶板的支护状况，提高了安全生产系数
电液控制系统集监测和控制于一体，能有效保证工作面液压支架的初撑力，带压擦顶移架，有效防止前方片帮冒顶，利于保护顶板围岩的稳定。合理解决了液压支架初撑力达不到额定阻力和带压移架问题，为改善工作面顶板的维护提供有利条件，可减少顶板事故。另外操作人员可邻架控制，远离工作面控制，故可避免冲击地压粉尘等矿井灾害的袭扰，保证人员的安全。
（4）降低了煤矿工人的劳动强度，改善了工人的工作环境
在巷道内操作就能完成工作面内的破煤、装煤和运煤等工序，使薄煤层工作 面简单化，减少和改善了薄煤层采煤工人在工作面内爬行的工作状况，安全有了可靠保障，极大地改善了工人条件和劳动环境，工人不再进人工作面而是在巷道
内操作机器，降低了劳动强度；工作面内用人少，提高了人工工效。
（5）生产效率大大提高，提升了煤矿经济效益
在薄煤层工作面，原先受煤矿地质条件和作业空间的限制，机械化程度低， 生产效率低。采用电液控制系统后，由计算机合理安排采煤工序，取消了人工控制过程的辅助时间，移架速度快。同时，可以多个支架编组进行控制操作，可实现跟机定量推溜和自动移架，大幅度提高了采煤机械的利用率和生产效率，同时也给煤矿带来了可观的经济效益 。
（6）电液控制方式灵活多样，适用性强
煤矿可根据本矿的地质条件和采煤工艺，灵活选择多重控制方式来适应地质条件的变化，对于各种困难地质条件和局部构造适用性强，特别是对于薄煤层地质条件和大倾角液压支架，其优点更为突出。
（7）提高了煤矿资源的利用率
过去产出效率低，一般薄煤层单产只是中厚煤层的1/3或更少。掘进率高，开采成本明显高于中厚煤层，许多煤矿对薄煤层开采较少，甚至不考虑薄煤开采， 随着电液控制技术在液压支架中的应用，近年来薄煤层开采得到较快发展，以前不愿或不能开采的薄煤层被开采，煤矿资源得到有效开采利用。
参考文献：
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