一、項(xiàng)目背景
由于中置式四連桿支架很難解決立柱檔距限制的局限問(wèn)題，支架的連桿多數(shù)為單連桿結(jié)構(gòu)，但對(duì)于工作阻力達(dá)到12000kN以上的超高壓力時(shí)，單連桿結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度無(wú)法滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，往往在設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)增加材料等級(jí)和鋼板的厚度來(lái)增加強(qiáng)度適應(yīng)超高工作阻力要求，但效果不佳，在井下常出現(xiàn)焊縫開(kāi)裂及四連桿結(jié)構(gòu)失效等嚴(yán)重問(wèn)題
針對(duì)以上出現(xiàn)的問(wèn)題以及某礦（ZFG18000/27.5/43型四柱低位放頂煤）項(xiàng)目的18000kN超高工作阻力要求，經(jīng)過(guò)技術(shù)人員研究，克服了支架結(jié)構(gòu)上的改造困難，最終設(shè)計(jì)研發(fā)出了斜梁、底座與單連桿鉸接處三主筋，其不僅計(jì)算安全系數(shù)滿(mǎn)足要求，而且結(jié)構(gòu)新穎穩(wěn)定。
二、研究?jī)?nèi)容
1.基本方案
增加機(jī)械硬鏈接剛度，縮短力臂的長(zhǎng)度；在支架的斜梁與連桿鉸接處由原有的兩主筋板改為三主筋布局結(jié)構(gòu)，如下圖所示。
在支架的底座與連桿鉸接處也由原有的兩主筋板改為三主筋布局結(jié)構(gòu)，如下圖所示。
支架的四連桿為簡(jiǎn)單的鋼板中部焊接箱體的結(jié)構(gòu)，如下圖所示。
此四連桿的設(shè)計(jì)即便中部的夾板箱體開(kāi)焊或脫落也不會(huì)對(duì)支架的本身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度造成較大影響，支架可繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，從而增加了井下的使用安全，也提高了開(kāi)采的效率，免于更換。
2.制造工藝流程
鋼板焊前及結(jié)構(gòu)件焊后均進(jìn)行表面處理工序，保證結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量及外觀(guān)質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
（1）預(yù)處理：下料前噴丸處理，去除銹、氧化皮。
下料→結(jié)構(gòu)件組裝及定位焊→焊接→主體結(jié)構(gòu)件鉸接孔采用時(shí)效后整體精鏜，保證粗糙度和配合間隙。
所有鋼板在下料前進(jìn)行鋼板預(yù)處理（噴丸），目的是去除軋制層氧化皮、鐵銹、油污，避免這些雜質(zhì)進(jìn)入焊道參與焊接。
零件下料尺寸按焊接收縮變形余量控制。鉸接部位支撐板結(jié)合面的粗糙度采用機(jī)械加工手段保證。
配合面采用機(jī)加工，坡口采用機(jī)械加工方法成型或火焰自動(dòng)切割并打磨，焊接表面見(jiàn)金屬光澤。
所有零件均選擇精度高的數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行下料切割，在操作人員選擇上，選擇操作技術(shù)過(guò)關(guān)，經(jīng)驗(yàn)豐富的人員，確保切割質(zhì)量。
（2）結(jié)構(gòu)件組裝及定位焊：
預(yù)組：貼板與主筋板面間間隙≤1㎜。
結(jié)構(gòu)件組裝：①一次組裝間隙≤2mm，長(zhǎng)度≤焊縫長(zhǎng)度的10%；②三次組蓋板組裝間隙≤3mm。長(zhǎng)度≤焊縫長(zhǎng)度的10%。
點(diǎn)固焊縫長(zhǎng)度：30-50 mm，間隔：300-400 mm。焊縫長(zhǎng)度若不足200mm，則最少點(diǎn)固兩點(diǎn)。筋板兩側(cè)錯(cuò)開(kāi)交替點(diǎn)固。
焊接：焊前整體入爐加熱到120-150℃，終焊溫度60℃。施焊前清理焊縫區(qū)域，不得有油、水、銹等污物，保證焊縫區(qū)域清潔無(wú)雜質(zhì)。
焊腳大于10㎜時(shí)，采用多層多道施焊，層間及時(shí)清渣處理，焊縫層間溫度≤250℃。焊道層次的安排符合規(guī)范規(guī)定，打底焊后交檢合格后方可焊道圖紙尺寸。坡口根部焊采取深熔焊接操作，熔深≥2㎜。在確保焊縫尺寸的情況下，焊縫外形飽滿(mǎn)、勻稱(chēng)；焊縫表面不得有外露焊絲、焊瘤和凹槽等缺陷。焊后熱時(shí)效處理。
三、應(yīng)用效果
通過(guò)優(yōu)化中置式支架四連桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提高支架的使用能力及壽命，增加了井下的使用安全，也提高了開(kāi)采的效率，節(jié)省了人力物力。通過(guò)在多作業(yè)場(chǎng)所應(yīng)用，效果良好。
四、推廣應(yīng)用
本研究技術(shù)主要應(yīng)用在井工煤礦。①放頂煤或填充式支架；②10000kN及以上的高工作阻力支架；③支架的中心距為1.75m及以上。
應(yīng)用范圍為工作面兩側(cè)的來(lái)壓受力較大的過(guò)渡及排頭的中置式支架以及巷道端頭支架。
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