支架選型計算

1、支護設(shè)備選型（1）工作面頂板管理方式及支架型式國內(nèi)外長壁工作面生產(chǎn)經(jīng)驗表明，液壓支架是工作面裝備中對生產(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。近年來液壓支架朝重型化發(fā)展，結(jié)構(gòu)型式簡單實用，支架工作阻力不斷增大，一般為6000kN8000kN，最大達到10000kN。根據(jù)3號煤層頂、底板條件及工作面采煤設(shè)備配套的要求，設(shè)計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和鄰近礦井機械化開采的實踐經(jīng)驗，初步確定選用ZY3300/11/23型掩護式液壓支架。1）支架支護強度支架的結(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)是支架的支護強度。從理論上分析，合理的支護強度應(yīng)正好與頂板壓力相平衡。支護強度過大，不僅增加支架重量和設(shè)備投資，而且給搬運、安裝帶來困難；過小則會造成頂板過早下沉、離層、冒落，使頂板破碎，造成頂板維護困難。因此支護強度的大小應(yīng)取決于工作面采場礦壓的大小。但由于目前對采場礦壓的大小還不能進行準(zhǔn)確的定量計算，主要以經(jīng)驗法或?qū)崪y數(shù)據(jù)，來確定支架的支護強度。支架支護強度采用下列經(jīng)驗公式計算：式中：液壓支架的支護強度，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，單排柱支架取1.2；頂板

3、周期來壓動載系數(shù)。值可按以下情況選?。褐芷趤韷翰幻黠@頂板：取1.1；周期來壓明顯頂板：取1.3；周期來壓強烈頂板：取1.51.7。則：2）支架工作阻力支架工作阻力P應(yīng)滿足頂板支護強度要求，即支架工作阻力由支護強度和支護面積所決定。式中：F支架的支護面積，經(jīng)計算得8.2m。則：對支撐式支架，支架立柱的總工作阻力等于支架工作阻力。對于掩護式和支撐掩護式支架，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：掩護式支架取=80%。則：（2）支架初撐力初撐力的大小是相對于支架的工作阻力而言，并與頂板

4、的性質(zhì)有關(guān)。液壓支架的初撐力，對支架維護頂板的性能方面，要比工作阻力（支護強度）起著更加顯著的作用。有足夠初撐力的支架，一開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，會增大頂板的下沉量；初撐力過大，會使頂板反復(fù)受拉導(dǎo)致直接頂蠕動，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。目前在堅硬、中硬和破碎的頂板條件下，多趨向于采用較高的初撐力?，F(xiàn)在支架的設(shè)計中初撐力已高達工作阻力（支護強度）的90以上。根據(jù)有關(guān)資料介紹，初撐力與支護強度的比例關(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。在確定初撐力時，可按以下原則

5、考慮：對于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定頂板，為了維護機道上方的頂板，應(yīng)取較高的初撐力，約為工作作阻力的80%；對于穩(wěn)定頂板，初撐力不易過大，一般不低于工作阻力的60%，對于周期來壓強烈的頂板，為了避免大面積垮落對工作面的動載威脅，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150300 kN；厚煤

6、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。最小高度過大，可能會出現(xiàn)壓架現(xiàn)象；最大支撐高度過小，可能會造成丟煤，浪費資源，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，片面地認為調(diào)高范圍越大越好，過大地加大調(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；支架后柱上方頂板下沉量，一般取0.2

7、m；支架前移時可縮余量，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；=2.15-0.2-0.05-0.1=1.8m；根據(jù)一些生產(chǎn)的實際經(jīng)驗，為防止偽頂冒落而引起支架頂空現(xiàn)象和一些難于預(yù)見的因素，最大結(jié)構(gòu)高度要在計算的基礎(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還應(yīng)考慮到井下的允許運輸高度。支架的伸縮比：值的大小反映了支架對煤層厚度變化的適應(yīng)能力，其值越大，說明支架適應(yīng)煤層厚度變化的能力越強。采用單伸縮立柱，值一般為1.6左右。若進一步提高伸縮比，需采用帶機械加長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3。（5）支架選型根據(jù)支護強度和支架結(jié)構(gòu)高度等參數(shù)的計算， 3號煤層采煤工作面選用ZY3600/11/23型掩護式液壓支架，液壓支架的技術(shù)參數(shù)見表5-1-5。表5-1-5 支架技術(shù)參數(shù)項 目單 位技術(shù)參數(shù)備 注設(shè)備型號ZY3600/11/23掩護式液壓支架支架高度m14301600工作