一、项目背景
由于中置式四连杆支架很难解决立柱档距限制的局限问题，支架的连杆多数为单连杆结构，但对于工作阻力达到12000kN以上的超高压力时，单连杆结构的强度无法满足强度要求，往往在设计时，会增加材料等级和钢板的厚度来增加强度适应超高工作阻力要求，但效果不佳，在井下常出现焊缝开裂及四连杆结构失效等严重问题
针对以上出现的问题以及某矿（ZFG18000/27.5/43型四柱低位放顶煤）项目的18000kN超高工作阻力要求，经过技术人员研究，克服了支架结构上的改造困难，最终设计研发出了斜梁、底座与单连杆铰接处三主筋，其不仅计算安全系数满足要求，而且结构新颖稳定。
二、研究内容
1.基本方案
增加机械硬链接刚度，缩短力臂的长度；在支架的斜梁与连杆铰接处由原有的两主筋板改为三主筋布局结构，如下图所示。
在支架的底座与连杆铰接处也由原有的两主筋板改为三主筋布局结构，如下图所示。
支架的四连杆为简单的钢板中部焊接箱体的结构，如下图所示。
此四连杆的设计即便中部的夹板箱体开焊或脱落也不会对支架的本身结构强度造成较大影响，支架可继续稳定运行，从而增加了井下的使用安全，也提高了开采的效率，免于更换。
2.制造工艺流程
钢板焊前及结构件焊后均进行表面处理工序，保证结构焊接质量及外观质量符合相关标准要求。
（1）预处理：下料前喷丸处理，去除锈、氧化皮。
下料→结构件组装及定位焊→焊接→主体结构件铰接孔采用时效后整体精镗，保证粗糙度和配合间隙。
所有钢板在下料前进行钢板预处理（喷丸），目的是去除轧制层氧化皮、铁锈、油污，避免这些杂质进入焊道参与焊接。
零件下料尺寸按焊接收缩变形余量控制。铰接部位支撑板结合面的粗糙度采用机械加工手段保证。
配合面采用机加工，坡口采用机械加工方法成型或火焰自动切割并打磨，焊接表面见金属光泽。
所有零件均选择精度高的数控切割机进行下料切割，在操作人员选择上，选择操作技术过关，经验丰富的人员，确保切割质量。
（2）结构件组装及定位焊：
预组：贴板与主筋板面间间隙≤1㎜。
结构件组装：①一次组装间隙≤2mm，长度≤焊缝长度的10%；②三次组盖板组装间隙≤3mm。长度≤焊缝长度的10%。
点固焊缝长度：30-50 mm，间隔：300-400 mm。焊缝长度若不足200mm，则最少点固两点。筋板两侧错开交替点固。
焊接：焊前整体入炉加热到120-150℃，终焊温度60℃。施焊前清理焊缝区域，不得有油、水、锈等污物，保证焊缝区域清洁无杂质。
焊脚大于10㎜时，采用多层多道施焊，层间及时清渣处理，焊缝层间温度≤250℃。焊道层次的安排符合规范规定，打底焊后交检合格后方可焊道图纸尺寸。坡口根部焊采取深熔焊接操作，熔深≥2㎜。在确保焊缝尺寸的情况下，焊缝外形饱满、匀称；焊缝表面不得有外露焊丝、焊瘤和凹槽等缺陷。焊后热时效处理。
三、应用效果
通过优化中置式支架四连杆结构的设计，提高支架的使用能力及寿命，增加了井下的使用安全，也提高了开采的效率，节省了人力物力。通过在多作业场所应用，效果良好。
四、推广应用
本研究技术主要应用在井工煤矿。①放顶煤或填充式支架；②10000kN及以上的高工作阻力支架；③支架的中心距为1.75m及以上。
应用范围为工作面两侧的来压受力较大的过渡及排头的中置式支架以及巷道端头支架。
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