[00385299]大倾角放顶煤液压支架的研制

大倾角放顶煤液压支架是实现大倾角、松软等复杂条件煤层综放开采的关键设备，其不仅为综放工作面其它设备及人员提供作业空间，还承担放煤任务，也是所有工作面设备实现防倒防滑的基础，因此，液压支架性能的优劣直接影响综放工作面的安全和高效生产。中国大倾角煤层储量较大，约占煤炭总赋存量的17%。由于开采成本高、难度大，该煤层已开采量在中国煤炭已开采产量中所占比重低，因此研究开发适合中国大倾角煤层使用的液压支架，并与采煤机、刮板输送机等工作面设备优化配套，对于提升中国大倾角难采煤层综放开采装备水平，实现矿井的高产高效，稳定中国煤炭的供给量，保持中国煤炭工业的可持续发展具有重要的意义。该项目在国家科技支撑计划课题“煤矿复杂条件的综放工作面关键设备研究”资助下，采用理论创新与实践应用相结合的方法，综合应用建模、计算机仿真、虚拟样机等多种技术，形成了一整套集概念设计、创新设计以及虚拟样机设计技术于一体的液压支架先进设计制造技术，达到了国际先进水平。项目取得了以下主要创新性成果：(1)全面分析了大倾角煤层综放工作面煤岩运动规律与支架稳定性控制机理，确定了大倾角煤层综放工作面煤岩体稳定性的主要影响因素是支架端面距、支架初撑力及工作阻力，提出了四柱式、正四连杆、低位放顶煤的大倾角放顶煤液压支架设计概念；(2)提出了基于虚拟样机技术的液压支架设计方法，开发了液压支架虚拟样机开发平台，研制成功了适用煤层倾角达45º的大倾角放顶煤液压支架；(3)分析了在不采取防倒防滑措施的情况下，液压支架不发生倒架和下滑的最大煤层倾角和带压移架操作时的支架最小残余支撑力，研制了自动增压式初撑力保证器、滑靴式抬底机构等液压支架辅助装置，提高了大倾角放顶煤液压支架的稳定性和综放工作面的安全性；(4)开发了屈服极限800MPa的高强度钢板焊接工艺，提出了结构件焊接残余应力消除方法，应用结构件整体镗孔工艺和深熔焊工艺，显著提高了液压支架制造质量，确保了大倾角恶劣工况下液压支架的工作可靠性。项目所研制的大倾角放顶煤液压支架在淄博矿业集团有限责任公司葛亭煤矿、山东唐口煤业有限责任公司以及山东裕隆矿业集团有限公司单家村煤矿进行了推广应用，满足了倾角达45、煤层松软等复杂条件下综放开采的需求，创造了显著的经济与社会效益。自2006年开展该项目研究以来，项目组成员在项目研究领域取得发明专利1项、实用新型专利5项，公开发表研究论文21篇，其中被EI收录16篇。