煤矿用液压支架的轻量化设计探讨

邓凯吉 郝少鹏

摘 要：近年来我国经济取得了稳定较快发展，随着国内煤炭资源需求的增大，对于煤矿的开采和勘探工作规模逐渐变大，同时在煤矿中利用液压支架的轻量化设计方法也变得尤为重要。本文就煤矿中利用液压支架的轻量化设计技术展开讨论，主要涉及轻量化设计存在的问题以及发展方向两个方面。

关键词：煤矿;液压支架;轻量化设计

随着社会的不断进步，近年来我国在煤矿资源的开发利用上也有了较大的技术突破和设计研究，其中伴随着液压支架轻量化的设计使用，极大地促进了煤炭行业的产能升级、改造进程，适应了行业转型的需求;同时在一定程度上提高了煤炭资源开发的安全程度。但在实际使用当中，液压支架轻量化的设计方案仍然面临着较大的问题，下面对于液压支架轻量化的设计问题和使用展开详细论述。

1 煤矿液压支架的轻量化设计问题分析

据有关调查显示，我国大多数煤炭开采企业中都会采用液压支架轻量化技术设计方法，来提高煤炭资源的开采量和开采水平。借助液压支架轻量化的设计在完善产能机构的同时，也适当的减少了资源浪费，增加了技术开发利用，促进了煤炭行业的发展。然而，不同使用液压支架轻量化的设计装置也存在着不同的问题类型，下面具体展开论述。

在具体的液压装置发展进程中，我国的煤炭液压支架轻量化的设计一直处于一个起步晚、发展速度快、利用程度较高的现实情况上。但是考虑到具体的诸如开采环境和地理条件以及开采能力等实践水平的限制，具体的煤矿液压支架轻量化的设计使用，存在一定的现实问题;在具体利用时需要因地制宜，考虑到不同作业方式和地质构造的外在环境限制。除此之外，在分析利用液压支架轻量化的设计方法时，会受到分析能力和条件的影响，对于液压支架的选择上也会存在差异。当开采人员使用有限元法进行初始的强度分析时，必不可少的就会出现计算数学与弹性相关理论的问题。开采人员需要利用计算机进行数据分析，从而达到精准、高效的解决煤矿开采问题的目的。借助计算机开展的有限分析，不仅在一定程度上是对煤炭开采技术的进步，而且也为液压支架轻量化的设计提供理论基础。

除此之外，在进行实际的煤矿液压支架轻量化的设计利用时，也存在着焊接工艺的使用问题。由于我国现在的焊接技术还落后于国外，所以在进行与煤炭液压支架轻量化的设计相关的焊接时，不可避免的将会出现各种问题，从而影响到整体装置的使用。同时，在具体的操作过程中，电液阀技术作为一个重要的支撑对于液压支架的使用年限和实用水平都有较大影响。

2 煤矿液压支架的轻量化设计使用对策

上面已经对煤矿液压支架轻量化设计容易出现的问题进行了大致的分析，可以看出，煤矿开采过程中对于具体液压支架轻量化设计的使用受到诸多因素的影响。根据以上信息以及液压支架轻量化设计使用在实际操作中应注意的问题，进而采取有针对性的措施进行排查、改进。主要对策有以下几个方面：

2.1 液壓支架轻量化优化目标

在实际的煤炭开采工程中，液压支架在使用时必须具备一定的结构强度构造，才能承重一定的水平，帮助煤炭资源的开采工作。但是，考虑到煤矿的地理环境以及地质构造等条件，在轻量化设计上，首先要对液压支架的重量和构造进行改善，达到小体积大能量的使用效果。在优化体积之外的方面就是改变液压支架的适用范围，改变液压支架的应力和强度限制，最终达到在合理区间内液压支架轻量化的最佳效果。最后一个优化方面在于液压支架优化前后的对比问题，在保持液压支架有之前一般使用效果的同时，还要保障在一定限度上对于液压支架的构造整改和技术进步。优化以后的液压支架不仅具有更加合理的构造布局，而且其体型、用材和操作难度都将有所降低，并且有效地节约了煤炭开采的成本。

2.2 液压支架的设计改造工程建设

在进行了上文的对于液压支架轻量化目标的改建之后，对于液压支架的设计改造工程将变得尤为重要。在进行煤矿勘探和实际操作过程中，高度的机械化液压装置不仅对于作业效率是较大的提升，而且对于煤炭企业也是创造出较大的企业效益;借助液压支架的使用，在降低相关工作人员的施工强度的基础上，也是提高安全性和效率的一个体现。但是，这一切都要建立在液压支架优化设计改造过程之后。具体的设计改造包括材料的轻量化、结构设计的轻量化以及制作工艺的轻量化。从材料的选择上入手，对于液压支架中造价较高的材料，选择另外一种复合材料替代，但是也要产生相同的效果。在结构设计改造上，轻量化指的是基于对液压支架的结构、形状、造型以及不同部位材料的合理使用方面的整改，最终的目的是降低材料使用成本，减少不合理构造，增加液压支架的密度，同时提高性价比。最后一个方面在于制作工艺的改进，在此方面并无太大的程序要求和实践经验，具体内容需要企业自身去挖掘、进步，降低设备使用成本，创新技术建设。总而言之，我国国内市场上对于液压支架的类型设计上还处于比较单一的阶段，相关专业的研发和技术设计条件较低，液压支架的发展空间是巨大的;实现煤矿液压支架轻量化的机械化设计目标是未来主要的发展方向和技术创新与突破的要求。

3 总结

综上所述，在进行煤矿液压支架的轻量化设计时，不仅要考虑到本身液压支架的使用效果问题，而且要对于轻量化的有限范围达到更好的改善结果。通过煤矿的液压支架轻量化设计改进，在优化构造的基础上也降低了煤炭企业的生产成本和使用材料限制;除此之外也为我国液压支架轻量化设计奠定了一定的理论基础，创造出更大化的社会效益。

参考文献：

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[2]燕晓宇.煤矿用液压支架的轻量化设计与研究[J].现代工业经济和信息化，2017，7（11）：79-80，96.

[3]窦海军，刘广明，杜伟娟.煤矿用液压支架的轻量化设计与研究[J].建筑工程技术与设计，2017（16）：4864.

作者简介：邓凯吉（1991-），男，河南林州人，专科，助理工程师，主要从事煤矿机械工艺流程设计工作。