基于不同工况下的ZF12000 型矿用液压支架顶梁结构强度分析

管 杰

（晋能控股装备制造集团中央机厂， 山西 大同 037001）

引言

煤矿资源作为提升国家综合实力的重要部分，加大对其的开采力度，保证煤矿开采中的安全性，成为当前企业重点考虑的方向。矿用液压支架作为煤矿开采中的关键设备，保障整套设备的支撑性能，对保障井下作业安全至关重要[1]。但由于煤矿开采中，经常有较多的煤石掉落，直接冲击在液压支架顶梁上，加上支架长时间的超负荷作业，使得其结构时常出现顶梁、底座等部件结构变形、局部开裂等失效现象，一旦液压支架支撑性能出现问题，将极容易导致工作面出现坍塌事故，造成严重损失[2]。为此，结合液压支架的实际工况，不断对液压支架中关键部件（顶梁、掩护梁、底座、立柱等）进行结构性能研究，掌握其结构的薄弱部位，成为保障液压支架安全作业的关键任务。

1 液压支架结构特点分析

矿用液压支架作为煤矿开采中的关键设备，其结构形式包括掩护式、支撑式、支撑掩护式液压支架，根据井下不同工况，采用不同的液压支架类型。以ZF12000 型液压支架为分析对象，其结构主要由顶梁、掩护梁、立柱、尾梁、底座、控制系统等部件组成[3]。支撑模式采用了两柱掩护式支撑，工作阻力可达6 400 kN，支护强度在1 MPa 范围内。其中，顶梁是直接与工作面顶板接触的部件，主要承受着来自顶板的较大外界载荷，顶梁结构主要由横向主筋、纵向主筋、柱窝、上顶板和下底板等部件组成，上顶板采用整板结构直接焊接，并与主筋板和横筋板一起组成个箱式结构[4]。……