【文章內(nèi)容簡介】 最大采高符合設(shè)計要求。 最小采高的校核 Hmin＞ A+h1+h2 式中： h2——過機高度不應(yīng)小于 米 h1——支架或交接頂梁高度取 米 h min＞ A+h1+h2 =++ = 米＜ 米 最小采高符合設(shè)計要求。 臥底量校核 最大臥底量 KMAX=A2H sinβmax2D 式中： βmax搖臂向上擺動最大角度 KMAX=A2H sinβmax2D = =+ = 米 臥底量小于 90—— 300 毫米 滿足設(shè)計要求 采煤機最大截割速度的校核 V1= rBHQ ??? ?60 米 /分 Q1——運輸機的運輸能力 400 噸 /小時 H——平均采高 米 B——采煤機截深 米 14 r——煤的實體容重 ， r= 噸 /米 3 V1=rBHQ ??? ?60 米 /分 = 600 ??? = 米 /分＞ 米 /分的截割牽引速度，本設(shè)計選擇 符合要求。 牽引阻力估算 采煤機移動時必須克服的牽引阻力 T 為 T=K2G+fd（ cosak2+2k1）177。 Gsina 噸力 式中： f—— 磨檫系數(shù)取決于采煤機導(dǎo)向機構(gòu)表面狀況和濕度及采煤機運動速度等 平均取 k1—— 經(jīng)驗系數(shù)，估算為 k2—— 估算系數(shù) 因是初算，所以取 k3—— 側(cè)面導(dǎo)向力對牽引阻力影響系數(shù)，因煤層傾角為 23176。 ，取 T=K2G+fd（ cosak2+2k1）177。 Gsina 噸力 =179。 22+179。 179。（ +2179。 ）177。 22179。 sin23 =177。 = 噸力， = 噸力 及上行時牽引力為 噸力，下行時牽引力反向大小為 噸力。 第 三 節(jié) 液壓支架的選型 一、影響液壓支架選型的因素 影響液壓支架選型的因 素， 主要是礦山地質(zhì)條件，如頂、底板穩(wěn)定性、煤層厚度、煤層傾角、煤層賦存狀況及瓦斯含量等，其中以煤層及頂，底扳穩(wěn)定性影響最大。 頂板穩(wěn)定性 頂板穩(wěn)定性直接影響支架的架型支護(hù)強度，頂板巖性的不同．決定支架的架型的型式，巖層載荷和 頂板的穩(wěn)定性主要影響支架支護(hù)強度和頂梁的結(jié)構(gòu)型式。一般講：煤層頂板穩(wěn)固平整，應(yīng)選用支撐式 支架；煤質(zhì)松軟、頂板破碎煤層，應(yīng)選用掩護(hù)式支架；而煤層頂板堅硬 ， 則應(yīng)選用支撐掩護(hù)式支架。 底板穩(wěn)定性 底板巖石的組成 、 結(jié)構(gòu)及巖石力學(xué)性質(zhì)是支架選型不可忽視的另一重要條件 ， 底板的穩(wěn)定性對支架底座影響頗大 ， 支架架型選取不當(dāng)，會使支架陷入底板，使移架困難。根據(jù) 15 我國煤層底板巖石抗壓強度。建議按表 12 選型。 表 12 不同底板條件下選用的架型 巖石 松軟粘土巖 頁巖（或松軟煤） 較軟粘土巖 頁巖（或松軟煤） 一般粘土巖 砂 頁巖、砂巖（或煤） 抗壓強度 MPa ＜ ＞ ＞ 應(yīng)選架型 掩護(hù)式液壓支架式 兩柱支掩式 掩護(hù)式支架 支掩式支架 支掩式及強力支撐 四柱及強力支撐 煤層厚度 煤層厚度主要影響支架支護(hù)強度，煤層厚度越大支護(hù)強度應(yīng)越高，煤層厚度大小及變化情況，又決定著支架的結(jié)構(gòu)高度和伸縮范圍。 煤層傾角 煤層傾角主要影響支架穩(wěn)定性，煤層傾角大則易使支架發(fā)生傾倒、下滑等現(xiàn)象。必須采取防倒防滑措施。 煤層埋藏穩(wěn)定性 實踐證明：煤層埋藏越平穩(wěn)，綜采的效果越好。斷層及其性質(zhì)對支架的使用好壞起決定性的影 響。若斷層落差大，綜采設(shè)備通不過，斷層條數(shù)多，綜采面搬家次數(shù)多。 煤層瓦斯含量 瓦斯含量大的煤層應(yīng)采用通風(fēng)斷面大的支架。 二、煤層頂板及頂板分類 覆蓋在煤層上的巖石，依次分為偽頂、直接頂、老頂，它們統(tǒng)稱為煤層的頂板。偽頂是緊貼在煤上極易冒落的較薄巖層，通常在煤層被采下后隨即冒落，對液壓支架的選型一般沒有影響。 直接頂位于偽頂之上，無偽頂時直接位于煤層之上，通常是在移架或回柱后隨即冒落，直接頂下部 ～ 2 米厚的巖石叫直接頂下位巖石，它對架型的選擇有決定性的影響。 直接頂分類 我國將緩傾斜煤層回采工作 面直接頂根據(jù)其穩(wěn)定程度分為四類 1)、不穩(wěn)定頂板：也稱破碎頂板，這類頂板很易冒落。冒落后巖石能基本充滿采空區(qū)。泥質(zhì)頁巖，再生頂板等屬于這類頂板。 2)、中等穩(wěn)定頂板：強度較高，但有大量節(jié)理裂隙，局部較完整，冒落后不 能充滿采空區(qū)，一般在支護(hù)設(shè)備前移后隨即冒落。砂質(zhì)頁巖，粉砂巖屬 于 這類頂板。 3)、穩(wěn)定頂板：難于冒落，需支架幫助切頂。 16 4)、堅硬頂板：極難于冒落，采后需強制放頂，砂巖，堅硬砂質(zhì)頁巖等屬于這后兩類。 直接頂分類的主要指標(biāo)是強度指數(shù) D，并參考直接頂初次跨落步距 L1(米 )來決定。直接頂初次跨落步距 Ll是指工作面推進(jìn)一定距離后，直接頂冒落高度在 1～ 米以上，范圍占全工作面長度 1/2 以上時，初次切頂線距開切眼煤壁之間距離。 強度指數(shù) D 可由下式求出 ： ZD CCD ??? 1? 式中： D? ——巖石的單向抗壓強度，公斤／厘米 2； 1C ——節(jié)理裂隙影響系數(shù) ； ZC ——分層厚度影響系數(shù) 。 D? 、 1C 、 ZC 值可查閱有關(guān)資料得到。根據(jù) D 并參考 1L 直接頂類別的確定見表 13。 表 13 直接頂類別 類 別 指 標(biāo) 1 2 3 4 不穩(wěn)定頂 板 中等穩(wěn)定頂板 穩(wěn)定頂板 堅硬頂板 主要指標(biāo) 強度指數(shù) D ≤30 31～ 70 7l～ 120 120 無直接頂層厚在 2~5米以上， 6D 560800Kgf/cm2，節(jié)理裂隙間距和分層度大于 1米的整體巖層。 參考指標(biāo) 直接頂初次跨落步距 L：（ M） ≤S 9～ 18 19～ 2S 25 老頂分級 老頂位于直接頂之上，頂板分級主要由直接頂厚度 ∑h與采高 H 之比值 N 來決定，再參考老頂初次來壓步距 L2， N 的意義是指冒落帶充滿采空區(qū)的程度， L2是指工作面初次切頂線到開切眼煤壁之間老頂懸露的長度。 老頂周期來壓的強弱，對確定支架的噸位即支護(hù)強度有決定性影響， N 越大 L2越小，說明老頂周期來壓不明顯，作用在支架上的載荷小而穩(wěn)定，支架的支護(hù)強度不需要很大，相反， N 越小， L2越大，老頂周期來壓就越強烈，作用在支架上的載荷就越大且有沖擊，支架的支護(hù)強度就要求比較高。 根據(jù) N 和 L2值老 頂被分為四級。見表 14。 表 14 老頂分級 級別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 周期來壓 不明顯 明顯 強烈 極強烈 指標(biāo) N3～ 5 N≤3 ～ 5 Ll=25～ 50(M) N≤3 ～ 5 Ll50(M) N≤ N Ll50(M) 17 Ll=25～ 50(M) 三、液壓支架的選型 液壓支的選型，包括選擇支架的架型，支架的結(jié)構(gòu)參數(shù)和支架強度的確定。 架型的選擇 液壓支架根據(jù)對頂板的支護(hù)方式和結(jié)構(gòu)特點不同，可分為支撐式、掩護(hù)式、支撐掩護(hù)式三種基本型式。 支撐式支架頂粱長，立柱多，且垂直 支撐，工作阻力大，切頂能力強．通風(fēng)斷面大，后部有簡單的擋矸裝置，架間不撐緊，對頂板不密封，它適用于穩(wěn)定或堅硬以上直接頂和周期來壓明顯或強烈的老頂條件。 掩護(hù)式支架有寬大的掩護(hù)梁可擋住采空區(qū)冒落的矸石，它的頂梁較短，支柱少且傾斜支撐，架間密封，支架工作阻力較小，切頂能力差，但由于頂粱較短控頂面積小，支護(hù)強度不一定小，它適用于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定直接頂條件。 支撐掩護(hù)式支架兼有支撐式和掩護(hù)式支架結(jié)構(gòu)特點，頂梁較長，立柱較多，呈垂直或傾角較小傾斜支撐，故工作阻力大，切頂能力強，具有掩護(hù)梁架間密封，擋矸掩護(hù)性能好。它適 用穩(wěn)定以下各類頂板，有取代支撐式支架的趨勢，但它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量較大，價錢較高。 當(dāng)工作面直接頂類別，老頂級別已確定經(jīng)過分析論證后，可按表 15 選擇支架型式。 表 15 適應(yīng)不同類級頂板的架型及支護(hù)強度 老頂級別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 直接頂類別 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 4 架 型 掩護(hù)式 掩護(hù)式 支撐式 掩護(hù)式 掩護(hù)式 支撐 掩護(hù)式 支撐式 支撐掩護(hù)式 支撐掩護(hù)式 掩護(hù)式 支撐 掩護(hù)式 掩護(hù)式 支撐 掩護(hù)式 采高 采高 支撐掩護(hù)式 支架支護(hù)強度 (噸 /米 2) 采 高(米 ) 11234 30 35(25) 45(35) 55(45) 179。30 179。35(25) 179。45(35) 179。55(45) 179。30 179。35 179。45 179。55 2179。30 2179。35 2179。45 2179。55 結(jié)合深孔爆破，軟化頂板等措施處理采空區(qū) 使用表 15 時，還應(yīng)注意下列因素： 1）、煤層厚度大于 米，頂板有側(cè)向推力時，一般不宜采用支撐式支架，煤層厚度在 ～ 米以上時，應(yīng)選用帶護(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架，煤層厚度變化大時應(yīng)采用調(diào)高范圍大的 雙伸縮支柱。 2）、煤層 傾 角在 10～ 1 5176。 (支撐式支架取下限，掩護(hù)式取上限 )以上時，支架應(yīng)有可靠 18 的防滑防倒裝置 ） 。 3）、底板強度、支架對底板比壓應(yīng)小于底板巖石允許抗壓強度。 4）、瓦斯含量，瓦斯涌出量大的工作面，應(yīng)優(yōu)先選用通風(fēng)斷面大的支撐式或支撐掩護(hù)式支架。 5)、地質(zhì)構(gòu)造、斷層發(fā)育、煤層厚度變化大，頂板允許暴露時間和面積分別為 20 分鐘以下和 5~8m2時，暫不宜采用綜采設(shè)備 。 6)、設(shè)備成本，能同時允許選用不同架型時，應(yīng)優(yōu)先選用價格便宜的支架。 另外，表 24 中的支護(hù)強度是指單位面積上的支撐力大小，括號 內(nèi)數(shù)字是掩護(hù)式支護(hù)強度；但允許有 5％的波動范 圍 ： ， ， 2 分別為 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅳ 級老頂 和 1 級老頂?shù)脑鰤罕稊?shù)， Ⅳ 級老頂由于地質(zhì)條件變化較大，只給出最低限 2，具體數(shù)字應(yīng)根據(jù)實際情況確定，單體液壓支柱的支護(hù)密度，可用表中的支護(hù)強度除以工作阻力計算。表中采高系最大采高，具體采高下的支護(hù)強度可用插值法計算。 液壓支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 液壓支架的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要指液壓支架的結(jié)構(gòu)高度，液壓支架的結(jié)構(gòu)高度，應(yīng)能適應(yīng)采高的要求。它根據(jù)煤層厚度 (或采高 )和采區(qū)范國內(nèi)地質(zhì)條 件 的變化等因素來確定。其選擇的原則 是 ：在最大采高時，液 壓支架應(yīng)能 “ 頂?shù)米?” ，在最小采高時，支架能 “ 過得去 ” 。支架最大結(jié)構(gòu)高度 maxH 和最小結(jié)構(gòu)高度 minH ，具體由下面經(jīng)驗公式計算： aHH ?? m axm ax =3+ =（ m） cbShH ???? m inm in = =(m) 式中： maxH ， minH ——煤層最大厚度和最小厚度 ， m（已知）； a ——考慮偽頂，煤皮冒落后，支架仍有可靠初撐力所需要的支撐高度的補償量；中厚煤層可取 200mm，厚煤層可取 300mm；薄煤層適當(dāng)減?。? S ——頂板最大下沉量（一般取支架后排立 柱處頂板的下沉量，可借鑒鄰近工作面的觀測資料選取，若無這方面資 料 ，可按 100~200mm 選取， I 級老頂取大值， Ⅳ 級老頂取小值； b ——支架卸載前移時，立柱伸縮余量，煤層厚度大于 ，取 80~100mm； c ——支架頂粱上存留的浮煤和碎矸石厚度，一般取 50~100mm。 支架支護(hù)強度的確定 ． 支架支護(hù)強度 Q ：支架單位支護(hù)面積上的支撐力。它是衡量液壓支架性能的一個重要參數(shù)，可由下列方法確定； 19 1)按經(jīng)驗公式估算 ???? KHRQ ＝ (t/m2) 式中： K ——作用于支架上的頂板巖石厚度系數(shù)，日本取 5，蘇聯(lián)取 6—9；英國取 5—7；我國中厚煤層取 6—8； H ——最大采高 ， m； R ——巖石 容重， 一 般取 。 2)直接查表選取 根據(jù)頂板條件和煤層厚度，直接由表 24 中查取。 根據(jù)頂板條件和煤層厚度選取支架支撐掩護(hù)式滿足工作面支護(hù)強度。 選擇液壓支架型號 由上面計算出的支架最大和最小結(jié)構(gòu)高度和支護(hù)強度的數(shù)值，從液壓支架產(chǎn)品目錄中選擇合適液壓支架的型號，并列出支架規(guī)格和主要技術(shù)參數(shù)表 （表 16） 。 支撐掩護(hù)式支架 具有支撐效率高，切頂能力 強，支架穩(wěn)定性好的特點。采用分體頂梁鉸接前梁形式，切頂效果好，便于運輸。采用前后雙連桿形式，可減少支架重量改善底板比壓的平均分布和前端比壓 。 表 16 支架規(guī)格和主要技術(shù)參數(shù)表 型號名稱 ZF3800/16/32 型支撐掩護(hù)式液壓支架 參數(shù) 主要技術(shù)參數(shù) 高度 m 中心距 m 寬度 m 初撐力 kN 工作 阻力 kN 支護(hù) 強度 MPa 底板比壓 (前端 ) MPa 泵站 壓力MPa 整體運輸尺寸 mm 適應(yīng)傾角 操縱方式 重量