2支架的典型工况

　　在急斜综放工作面，上覆层施加于液压支架的载荷通过支架的顶梁来传递。因此，外载荷的分布特性以及顶梁与顶板之间的接触状态对于液压支架的结构选型是至关重要的。为了便于分析，参考新矿集团碱沟煤矿支架支护阻力及动态变化*大的矿压显现，简化所示的载荷工况图对支架模型施加压力，*大值为35 MPa.根据现场实践中常见的支架后部散煤大量放空、正常工况、支架前端冒落等情况，通过*大值作用点由前立柱到前后柱中央到后柱的变化过程简化为3种工况。

　　按照图中所示的坐标系，可以得出这3种工况下载荷分布的分段函数：

　　顶煤在放出时，作用在支架尾梁上的外力是松散顶煤与矸石。在未打开放煤口之前，松散体施加的力可认为是均布载荷，利用散体力学可以求出作用在尾梁上的载荷的大小为10 MPa，以垂直于尾梁表面的面载荷的方式施力于支架模型。

　　3有限元计算结果及分析

　　ANSYS具有强大的通用后处理器，限于篇幅，仅给出工况1下的数值模拟结果， 3种工况下液压支架的受力状况。

　　对比3种工况，随着*大载荷作用点的后移，即合力作用点的后移，等效应力*大值与变形位移*大值越来越小，支架的受力状况越来越好。

　　立柱是液压支架的主要承载部件，其受力状态直接影响支架使用情况的好坏。数值模拟结果显示：在前立柱分布规律是第1主应力1基本上都为压应力（1 < 0） ，而在后立柱几处出现第1主应力为正的地方，即为拉应力，应力的具体分布规律如下：（ 1）液压支架前立柱压应力沿y轴负方向逐渐减小，立柱与顶梁和底座铰接处应力又有所增加，*大压应力出现前立柱与底座铰接的后端，*大值通常认为射流喷射噪声和压力脉动有着密切联系，并且认为在平均压力、流量一致的情况下，在管路中串入稳压器降低压力脉动将有助于降低喷射噪声。但在目前的射流系统中，喷射噪声的影响尚低于等运转时的机械噪声，因此并未得到人们的足够重视，此方面的理论和试验研究工作基本空白，上述论断也并未证实。本文以高压纯水射流冲击平板实验为载体得出声压与射流压力、射流靶距及压力脉动的一些相关结论，证明并非如上所说。为工况1的17. 052 MPa；（2）*大拉应力出现在后立柱与底座铰接的后端，但其值不大，*大值为工况1的7. 367 MPa.远远小于*大压应力的值。立柱的其他位置应力值基本上不变。

　　顶梁是支护顶板一定面积的直接承载部件，并为立柱、尾梁、护顶装置等提供必要的连接点。这要求顶梁要具有一定的刚度和强度。在顶梁上的应力分布可反映整台支架受力状况的好坏。数值模拟结果显示：*大应力等值线出现在前立柱与顶梁铰接处周围，这不因工况的改变而改变。*大值仍然出现在工况1，值为11. 641 MPa.

　　支架前立柱受压而后立柱受拉或后立柱既不受拉也不受压的状况是很常见的，新矿集团小红沟煤矿+ 627轻放综采工作面中的矿压观测中，工作人员经常发现后立柱测不出读数。轩岗刘家梁矿5111放顶煤工作面，在整个开采过程中支架有21 6%的状态后立柱处于零状态。

　　4结语

　　（ 1）通过以上分析可知实践中过度地松碎顶煤，以至于架上放空，从工艺控制上是不利的。

　　（ 2）实践中，应特别注意支架前立柱的工作状况监测，以及立柱与顶梁和底座铰接部位的强度。

　　（ 3）实际的开采过程中，支架前、后立柱都处在受压工作状态的情况很少出现，这种工作状态只有在顶煤硬度比较大，且有一定悬顶时才会出现。对于急斜综放开采来说，工作面支架一般不会出现这种工作状态。