为探究工作阻力在18000 kN以上的四柱放顶煤液压支架顶梁后柱窝后部结构形式与顶梁后柱窝点到顶掩铰接孔距离的关系,分析了顶梁后柱窝所受弯矩与顶梁后柱窝点到顶掩铰接点距离的关系。根据后柱窝点到顶掩铰接点距离大小,从结构设计角度,将顶梁后柱窝后部结构归纳整理为全箱形结构、半箱形结构及无箱形结构。针对每种结构,经有限元分析、局部参数优化及适用性分析后,给出具体应用案例,为大工作阻力放顶煤液压支架顶梁后部的结构设计提供参考,为提高液压支架的使用寿命及可靠性提供支持。

为实现神东矿区使用的ZY12000/20/40D液压支架减重3t的目标,对液压支架的各主要部件进行了安全系数计算,确定了各部件的重量优化方案,并据此对减重后的液压支架进行了虚拟计算,确定了液压支架最薄弱处——顶梁柱窝后盖板和内主筋焊接处的安全系数为1.2,并进行了4万次压架试验和工业应用,结果证明该重量优化方案和焊接工艺保障措施是可行的,以上研究成果也为重型液压支架的轻型化积累了经验。

针对大工作阻力风巷超前支架上连杆与顶梁铰接处损坏的问题,以ZQL2×22500/22/40D型风巷超前液压支架上连杆结构为切入点,分析上连杆损坏的内在原因,经过力学分析及安全系数计算,确定了上连杆结构的优化措施。经过生产实践检验,优化后的上连杆结构使用更可靠,显著提高了上连杆的可靠性和使用寿命。

大工作阻力放顶煤是煤矿采煤重要环节,在应用中仍存在一些问题,需采取有效的措施和技术进行改进。

针对大工作阻力放顶煤过渡液压支架中心距问题,以ZFG13500/22/35D型大工作阻力液压支架为研究对象,阐述支架中心距不足给液压支架设计过程带来的困难及解决办法,实现了大工作阻力放顶煤过渡支架小中心距的设计和应用。