支架選型計(jì)算

1、支護(hù)設(shè)備選型(1）工作面頂板管理方式及支架型式國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)壁工作面生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，液壓支架是工作面裝備中對(duì)生產(chǎn)能力影響最大的設(shè)備，因此必須把支架的可靠性放在首位，不但要穩(wěn)定可靠，故障率低，而且使用壽命長(zhǎng)。近年來(lái)液壓支架朝重型化發(fā)展，結(jié)構(gòu)型式簡(jiǎn)單實(shí)用,支架工作阻力不斷增大,一般為6000kN8000kN，最大達(dá)到10000kN。根據(jù)3號(hào)煤層頂、底板條件及工作面采煤設(shè)備配套的要求,設(shè)計(jì)本礦井回采工作面采用全部冒落法管理頂板。并結(jié)合工作面最大采高3.3m和鄰近礦井機(jī)械化開(kāi)采的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，初步確定選用ZY3300/11/23型掩護(hù)式液壓支架。1）支架支護(hù)強(qiáng)度支架的結(jié)構(gòu)尺寸確定之后,與支架重量和成本關(guān)系最大的參

2、數(shù)是支架的支護(hù)強(qiáng)度。從理論上分析，合理的支護(hù)強(qiáng)度應(yīng)正好與頂板壓力相平衡。支護(hù)強(qiáng)度過(guò)大,不僅增加支架重量和設(shè)備投資,而且給搬運(yùn)、安裝帶來(lái)困難;過(guò)小則會(huì)造成頂板過(guò)早下沉、離層、冒落，使頂板破碎，造成頂板維護(hù)困難。因此支護(hù)強(qiáng)度的大小應(yīng)取決于工作面采場(chǎng)礦壓的大小。但由于目前對(duì)采場(chǎng)礦壓的大小還不能進(jìn)行準(zhǔn)確的定量計(jì)算，主要以經(jīng)驗(yàn)法或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)，來(lái)確定支架的支護(hù)強(qiáng)度。支架支護(hù)強(qiáng)度采用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中:-液壓支架的支護(hù)強(qiáng)度,MPa；采高，平均2.2m；頂板巖石視密度,一般取2。3t/m3；頂板巖石破碎膨脹系數(shù)，一般取1.251.5；-工作面傾角，（°）;-附加阻力系數(shù)，二排柱支架取1。6，單排柱

3、支架取1。2；頂板周期來(lái)壓動(dòng)載系數(shù)。值可按以下情況選?。褐芷趤?lái)壓不明顯頂板：取1。1；周期來(lái)壓明顯頂板：取1.3;周期來(lái)壓強(qiáng)烈頂板：取1。51.7。則：2)支架工作阻力支架工作阻力P應(yīng)滿(mǎn)足頂板支護(hù)強(qiáng)度要求,即支架工作阻力由支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)面積所決定。式中：F-支架的支護(hù)面積,經(jīng)計(jì)算得8。2m。則：對(duì)支撐式支架，支架立柱的總工作阻力等于支架工作阻力.對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，由于受到立柱傾角的影響，支架工作阻力小于支架立柱的總工作阻力。工作阻力與支架立柱的總工作阻力的比值，稱(chēng)為支架的支撐效率。所以支架立柱的總工作阻力為：式中：-掩護(hù)式支架取=80。則:（2)支架初撐力初撐力的大小是相對(duì)于支架的工

4、作阻力而言，并與頂板的性質(zhì)有關(guān)。液壓支架的初撐力，對(duì)支架維護(hù)頂板的性能方面，要比工作阻力(支護(hù)強(qiáng)度）起著更加顯著的作用。有足夠初撐力的支架，一開(kāi)始就能和頂板壓力取得平衡，可最大限度地減小頂板下沉;初撐力偏低，要等頂板下沉?xí)r才能增阻，會(huì)增大頂板的下沉量；初撐力過(guò)大，會(huì)使頂板反復(fù)受拉導(dǎo)致直接頂蠕動(dòng)，造成直接頂早剝離,使頂板管理困難。所以支架初撐力選擇的合理與否，是非常重要的。目前在堅(jiān)硬、中硬和破碎的頂板條件下，多趨向于采用較高的初撐力。現(xiàn)在支架的設(shè)計(jì)中初撐力已高達(dá)工作阻力(支護(hù)強(qiáng)度）的90以上。根據(jù)有關(guān)資料介紹，初撐力與支護(hù)強(qiáng)度的比例關(guān)系，以頂板的的穩(wěn)定性不同，一般在6085區(qū)內(nèi)選取為宜。在確定初

5、撐力時(shí)，可按以下原則考慮:對(duì)于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定頂板，為了維護(hù)機(jī)道上方的頂板，應(yīng)取較高的初撐力，約為工作作阻力的80%；對(duì)于穩(wěn)定頂板,初撐力不易過(guò)大，一般不低于工作阻力的60%,對(duì)于周期來(lái)壓強(qiáng)烈的頂板，為了避免大面積垮落對(duì)工作面的動(dòng)載威脅，應(yīng)取較高的初撐力,約為工作阻力的75%。根據(jù)3號(hào)煤層頂板穩(wěn)定性情況，頂板為石灰?guī)r，底板為泥巖，屬中等穩(wěn)定頂板，因此，初撐力取工作阻力的80%，即為2524kN。(3)移架阻力及推溜力移架阻力與支架結(jié)構(gòu)、噸位、支撐高度、頂板狀況是否帶壓移架等因素有關(guān),通常根據(jù)煤層的厚度來(lái)考慮，即采高愈大，移架阻力愈大。一般薄煤層支架的移架力為100150kN；中厚煤層支架為15

6、0300 kN；厚煤層支架為300400 kN。推溜力一般為100150 kN。（4）支架結(jié)構(gòu)高度的選擇支架結(jié)構(gòu)高度一般指支架的最大和最小結(jié)構(gòu)高度，它必須適應(yīng)煤層采厚變化所要求的最大和最小支撐高度。最小高度過(guò)大，可能會(huì)出現(xiàn)壓架現(xiàn)象；最大支撐高度過(guò)小，可能會(huì)造成丟煤，浪費(fèi)資源，或支架頂空現(xiàn)象。支架的最大和最小支撐高度,應(yīng)根據(jù)煤層厚度的變化合理選擇，片面地認(rèn)為調(diào)高范圍越大越好，過(guò)大地加大調(diào)高范圍將增加設(shè)備重量及制造成本.支架高度可由下式計(jì)算：=-+0。2=式中：支架最大結(jié)構(gòu)高度,m；-支架最小結(jié)構(gòu)高度,m；煤層最大采高，m;煤層最小采高，m；-支架前柱上方頂板下沉量，一般取0。1m；-支架后柱上方

7、頂板下沉量，一般取0.2m；-支架前移時(shí)可縮余量，一般取不小于0。05m；支架與頂?shù)装彘g的浮煤，破矸厚度一般取0.1m。則:=3.3-0。1+0。2=3。4m；=2.150。2-0。050.1=1。8m；根據(jù)一些生產(chǎn)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，為防止偽頂冒落而引起支架頂空現(xiàn)象和一些難于預(yù)見(jiàn)的因素，最大結(jié)構(gòu)高度要在計(jì)算的基礎(chǔ)上,再考慮增加0.10.3m的富裕量，因此，最大結(jié)構(gòu)高度為3.8m。確定支架的最低高度時(shí)還應(yīng)考慮到井下的允許運(yùn)輸高度.支架的伸縮比：值的大小反映了支架對(duì)煤層厚度變化的適應(yīng)能力,其值越大，說(shuō)明支架適應(yīng)煤層厚度變化的能力越強(qiáng)。采用單伸縮立柱，值一般為1。6左右.若進(jìn)一步提高伸縮比，需采用帶機(jī)械加長(zhǎng)桿的立柱或雙伸縮立柱，其值一般為2。5左右。薄煤層支架可達(dá)3。(5)支架選型根據(jù)支護(hù)強(qiáng)度和支架結(jié)構(gòu)高度等參數(shù)的計(jì)算， 3號(hào)煤層采煤工作面選用ZY3600/11/23型掩護(hù)式液壓支架，液壓支架的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表5-1-5.表5-1-5 支架技術(shù)參數(shù)項(xiàng) 目單 位技術(shù)參數(shù)備 注設(shè)備型號(hào)ZY3600/11/23掩護(hù)式液壓支架支架高度m14301600工作阻力kN38503500初撐力kN244