一、項目背景
由于中置式四連桿支架很難解決立柱檔距限制的局限問題，支架的連桿多數為單連桿結構，但對于工作阻力達到12000kN以上的超高壓力時，單連桿結構的強度無法滿足強度要求，往往在設計時，會增加材料等級和鋼板的厚度來增加強度適應超高工作阻力要求，但效果不佳，在井下常出現焊縫開裂及四連桿結構失效等嚴重問題
針對以上出現的問題以及某礦（ZFG18000/27.5/43型四柱低位放頂煤）項目的18000kN超高工作阻力要求，經過技術人員研究，克服了支架結構上的改造困難，最終設計研發(fā)出了斜梁、底座與單連桿鉸接處三主筋，其不僅計算安全系數滿足要求，而且結構新穎穩(wěn)定。
二、研究內容
1.基本方案
增加機械硬鏈接剛度，縮短力臂的長度；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構，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構，如下圖所示。
支架的四連桿為簡單的鋼板中部焊接箱體的結構，如下圖所示。
此四連桿的設計即便中部的夾板箱體開焊或脫落也不會對支架的本身結構強度造成較大影響，支架可繼續(xù)穩(wěn)定運行，從而增加了井下的使用安全，也提高了開采的效率，免于更換。
2.制造工藝流程
鋼板焊前及結構件焊后均進行表面處理工序，保證結構焊接質量及外觀質量符合相關標準要求。
（1）預處理：下料前噴丸處理，去除銹、氧化皮。
下料→結構件組裝及定位焊→焊接→主體結構件鉸接孔采用時效后整體精鏜，保證粗糙度和配合間隙。
所有鋼板在下料前進行鋼板預處理（噴丸），目的是去除軋制層氧化皮、鐵銹、油污，避免這些雜質進入焊道參與焊接。
零件下料尺寸按焊接收縮變形余量控制。鉸接部位支撐板結合面的粗糙度采用機械加工手段保證。
配合面采用機加工，坡口采用機械加工方法成型或火焰自動切割并打磨，焊接表面見金屬光澤。
所有零件均選擇精度高的數控切割機進行下料切割，在操作人員選擇上，選擇操作技術過關，經驗豐富的人員，確保切割質量。
（2）結構件組裝及定位焊：
預組：貼板與主筋板面間間隙≤1㎜。
結構件組裝：①一次組裝間隙≤2mm，長度≤焊縫長度的10%；②三次組蓋板組裝間隙≤3mm。長度≤焊縫長度的10%。
點固焊縫長度：30-50 mm，間隔：300-400 mm。焊縫長度若不足200mm，則最少點固兩點。筋板兩側錯開交替點固。
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)域清潔無雜質。
焊腳大于10㎜時，采用多層多道施焊，層間及時清渣處理，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、勻稱；焊縫表面不得有外露焊絲、焊瘤和凹槽等缺陷。焊后熱時效處理。
三、應用效果
通過優(yōu)化中置式支架四連桿結構的設計，提高支架的使用能力及壽命，增加了井下的使用安全，也提高了開采的效率，節(jié)省了人力物力。通過在多作業(yè)場所應用，效果良好。
四、推廣應用
本研究技術主要應用在井工煤礦。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。
應用范圍為工作面兩側的來壓受力較大的過渡及排頭的中置式支架以及巷道端頭支架。
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