【正文】 00m的情況下，輸送能力，電動(dòng)機(jī)功率和刮板輸送機(jī)強(qiáng)度均滿足要求。 本章通過(guò)采煤機(jī)的生產(chǎn)能力，并通過(guò)各種相關(guān)參數(shù)的計(jì)算。確定了與采煤機(jī)配套的刮板輸送機(jī)，通過(guò)計(jì)算前部刮板輸送機(jī)的刮板彎曲長(zhǎng)度得到采煤機(jī)的斜切進(jìn)刀長(zhǎng)度，為選擇后部刮板輸送機(jī)做好基礎(chǔ)。4 液壓支架 液壓支架架型的確定 放頂煤支架種類的選擇我國(guó)放頂煤支架分為低位，中位和高位放頂煤支架三種類型。低位放頂煤支架的放煤口安置在支架的掩護(hù)梁的下方，而后輸送機(jī)安置在底板上或底座后方的拖板上。這種放頂煤支架結(jié)構(gòu)好，性能優(yōu)異，是現(xiàn)在大量采用的放頂煤液壓支架。而低位大插板放頂煤液壓支架代表的新型高效放頂煤液壓支架是放頂煤液壓支架架型發(fā)展的方向。故選擇低位放頂煤液壓支架。 頂板類型及其分類直接頂在支架的選擇，支護(hù)形式及部分地區(qū)冒頂?shù)绕饹Q定影響；老頂對(duì)直接頂?shù)姆€(wěn)定性，支護(hù)強(qiáng)度，支架性能，采空區(qū)處理等起決定性作用。直接頂厚度對(duì)老頂來(lái)壓顯現(xiàn)劇烈程度影響較大，采空區(qū)冒落充填越滿，老頂破碎后形成結(jié)構(gòu)越易穩(wěn)定，對(duì)工作面礦壓顯現(xiàn)影響較小。底板煤層的巖性會(huì)直接干擾到支架性能。該工作面的直接頂以中粒砂巖，粉砂巖，粗粒砂巖組成，f=6~9，直接頂厚度在10m以上。偽頂為泥巖，硬度f(wàn)=2~4，~3m。底板以砂巖為主，部分區(qū)域存在較薄的泥巖層。~。直接頂?shù)某醮慰迓洳骄酁?6m。直接頂分類見表41。表41 直接頂分類表 Table of immediate roof classification類別1類2類3類4類1a2a基本指標(biāo)≤44≤88≤1818≤2828≤50巖性和結(jié)構(gòu)特性泥巖，泥頁(yè)巖，節(jié)理裂隙鉸發(fā)育或松軟泥巖，碳質(zhì)泥巖節(jié)理裂隙較發(fā)育致密泥巖，粉砂巖，砂質(zhì)泥巖節(jié)理裂隙不發(fā)育砂巖，石灰?guī)r節(jié)理裂隙很少致密砂巖，石灰?guī)r節(jié)理裂隙極少由此得出該工作面直接頂為2類?；卷?shù)某醮蝸?lái)壓步距L,直接頂厚度與采高比值老頂分級(jí)見表42。表42 老頂分級(jí)表 Table of the main roof classification 級(jí)別IIIIIIIV老頂來(lái)壓步距不明顯明顯1強(qiáng)烈極強(qiáng)烈指標(biāo)N3~5N≤3~5L=25~50N≤3~5L50 N≤L=25~50N≤L50基本頂初次來(lái)壓步距53m，直接頂厚度與采高比值由此得出該工作面的基本頂?shù)燃?jí)為Ⅲ級(jí)。周期來(lái)壓強(qiáng)烈，要求工作面支護(hù)強(qiáng)度足夠。根據(jù)表43，表44初選四柱支撐掩護(hù)式支架。43 支架架型分類表 Table of support frame type classification直接頂類別基本頂來(lái)壓等級(jí)底板類別液壓支架121II，II支掩掩護(hù)式輕型支頂2III，IIIIII，III，III，II支頂掩護(hù)式支頂掩護(hù)式支頂掩護(hù)式支掩掩護(hù)式支掩掩護(hù)式支撐掩護(hù)式3I，II，IIIII，IIII，IIIII，IV支撐掩護(hù)式支撐掩護(hù)式支頂掩護(hù)式支頂掩護(hù)式4IVIII，IV強(qiáng)力支撐掩護(hù)式44 支架架型分類表 of support frame type classification支架架型結(jié)構(gòu)特征主要力學(xué)特征對(duì)圍巖適應(yīng)性評(píng)價(jià)掩護(hù)式支掩式支頂式二柱支掩掩護(hù)式二主支頂掩護(hù)式支架承載力較小，底板比壓均勻主要水平力支架承載力大，穩(wěn)定性好底板比壓較大，對(duì)頂板的主動(dòng)水平力，前端支撐力大基本頂I ,II 級(jí)巖層組合適應(yīng)直接頂I ,II ,III級(jí)，底板II類以上，I 類底板需限制支架對(duì)底板尖端比壓支撐掩護(hù)式支頂支掩支頂式四柱支頂支掩式四柱X型四柱支撐掩護(hù)式穩(wěn)定性好，抗水平力強(qiáng)，比壓均勻，但支撐能力利用率低頂梁合理調(diào)節(jié)范圍大，伸縮比大承載力高承載力大，切頂能力強(qiáng)，比壓較均勻主要適應(yīng)2,3類直接頂，II ,III級(jí)基本頂主要適用于薄煤層主要適于2,3,4類直接頂，底板類別不限 液壓支架參數(shù)的確定 支架高度確定支架的最大與最小支撐高度，需要根據(jù)煤層厚度的變化綜合考慮。單方面提高支撐范圍也會(huì)產(chǎn)生一些生產(chǎn)方面的問(wèn)題，例如會(huì)將增加支架的重量和制造成本。支架高度可由下式計(jì)算： （41） （42） 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，；支架后柱上方頂板下沉量，；支架前移時(shí)可縮余量，；支架與頂?shù)装彘g的浮煤。求得： =－++= =－－－=借鑒一些煤礦開采的經(jīng)驗(yàn)，為避免偽頂?shù)袈鋵?dǎo)致引起支架頂空發(fā)生和一系列難以預(yù)知的問(wèn)題。最大支撐高度，應(yīng)該在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上，～。確定支架的最小支撐高度時(shí)要達(dá)到井下的允許運(yùn)輸高度[8]。 支架的伸縮比確定液壓支架最大支撐高度和最小支撐高度之比叫做伸縮比。 （43） 式中：伸縮比。求得： =值的大小代表著支架應(yīng)對(duì)不同煤層厚度的適應(yīng)能力，伸縮比越大，則支架應(yīng)對(duì)煤層厚度變化的能力越強(qiáng)。 頂梁長(zhǎng)度的確定支護(hù)形式有超前支護(hù)和滯后支護(hù)兩種形式。根據(jù)確定的架型和支護(hù)形式，來(lái)估算所需支架的頂梁長(zhǎng)度，來(lái)作為確定支架型號(hào)的參考。頂梁計(jì)算如下，見圖41所示。圖41液壓支架簡(jiǎn)圖 Hydraulic support diagram頂梁全場(chǎng)： L=b1+b2+b3 （44） （45） 式中： ——鏟煤板鏟尖到煤壁的距離，m,取150mm； y=F+G+J+V （46）式中：F鏟煤板寬度，m，取250mm；G中部槽寬，m,取1250mm；J導(dǎo)向槽寬度，取350mm；V電纜的槽寬。估算V=350~450mm；超前移架時(shí)取截深，取800mm；H采高，m,；立柱傾角,20176。；梁端距，m,取450mm；由結(jié)構(gòu)而定，a300mm取450mm； 經(jīng)常取=~，；由構(gòu)架而定，一通常情況為400~600 mm；取500mm。計(jì)算出頂梁的全長(zhǎng):L=b1+b2+b3=150+250+1250+350+400+800++1100+500=。支架寬度指頂梁的最小和最大寬度。頂梁的寬度依據(jù)支架的間距和架型選擇。支架頂梁一般裝有活動(dòng)側(cè)護(hù)板一般形成170~200mm。，最小寬度一般1400~1430mm，最大寬度一般1570~1600mm。 底板的長(zhǎng)度確定底板底座是將頂板的壓力轉(zhuǎn)移到底板和維持支架正常工作的機(jī)構(gòu)。在確定支架的底座長(zhǎng)度時(shí)，需要考慮很多因素：支架對(duì)底板的底板比壓不能過(guò)大；支架里面需要充足的空間進(jìn)行裝備立柱、液壓操縱系統(tǒng)、推移設(shè)備以及其他相關(guān)設(shè)備；能夠讓職工操作和走路，保維持支架的穩(wěn)定等。一般支撐掩護(hù)式支架的底座長(zhǎng)度差不多是4倍的推移步距。 底座的寬度~。通過(guò)增大橫向平穩(wěn)性和減小對(duì)底板比壓， m以上，~[9]。底座中央配備有推移設(shè)備的溝槽，這與推移設(shè)備的構(gòu)造與千斤頂缸徑有聯(lián)系，通常是300~380mm，取380mm。 支架中心距，，選擇與刮板輸送機(jī)溜槽長(zhǎng)度配套的中心距。 支架移架步距與選擇采煤機(jī)截深有聯(lián)系，理論計(jì)算時(shí)推移千斤頂?shù)男谐痰扔诓擅簷C(jī)的截深。取800mm。 支護(hù)強(qiáng)度和工作阻力根據(jù)理論條件下考慮，合適的支護(hù)強(qiáng)度能恰好和頂板壓力相適應(yīng)。支護(hù)強(qiáng)度過(guò)大，不但提高支架重量和支架成本，還會(huì)給運(yùn)輸、配裝帶來(lái)問(wèn)題[10]；支護(hù)強(qiáng)度過(guò)小就會(huì)產(chǎn)生頂板提前下沉，讓頂板破碎，使得頂板維護(hù)困難。目前支護(hù)強(qiáng)度的大小還不能完成精準(zhǔn)的定量計(jì)算，當(dāng)下主要使用經(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[11]。 （47）式中： 作用于支架上的頂板巖石系數(shù)，一般取5~8。頂板條件好、周期來(lái)壓不明顯 時(shí)取下限，否則取上限；H采高，m；頂板巖石密度，kg/m。 = ~。支架工作阻力P要滿足頂板支護(hù)強(qiáng)度要求，支架工作阻力通過(guò)支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)面積確定。 （48）式中: F—支架的支護(hù)面積，m。 P支架工作阻力，KN。 （49）式中: L支架的頂梁的長(zhǎng)度，m,； C梁端距，m,； B支架的頂梁的寬度，m,； —架間距，m,。 求得： 支撐掩護(hù)式支架因?yàn)槭艿搅⒅鶅A角的影響，支架工作阻力小于支架立柱的總工作阻力。支架立柱的總工作阻力為 （410）式中： 支架總工作阻力； 支架支撐效率，支掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架取=80%左右。求得： 初撐力確定初撐力的大小與頂板的性質(zhì)有關(guān)。液壓支架的初撐力，在支架保持頂板的穩(wěn)定方面要比工作阻力起著更加明顯的作用[12]。初撐力過(guò)小，只能到頂板下沉?xí)r才會(huì)增加阻力，會(huì)增大頂板的下沉量；初撐力過(guò)大，能夠造成頂板來(lái)回受拉引起直接頂晃動(dòng)，引起直接頂提早脫落，加大頂板控制難易程度。因此支架初撐力選擇的是否合理是十分重要的[13]。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%；取初撐力為工作阻力的80%。 移架阻力及推溜力移架阻力通常按照煤層的厚度來(lái)確定，就是采高越大，移架阻力就越大。薄煤層的支架的推移支架力為100~150KN，中厚煤層支架為150~300KN，厚煤層支架為300~400KN。取移架阻力為350KN。推溜力一般為100~150KN。推溜力取120KN。 初選液壓支架型號(hào)通過(guò)以上確定的架型和計(jì)算的參數(shù)選擇支架。初選ZF7200/20/40型支撐掩護(hù)式液壓支架。特征參數(shù)見表45。表45 液壓支架參數(shù)表 Table of Parameters of hydraulic support支撐高度 （m）中心距（m）工作阻力（KN）初撐力（KN）支護(hù)強(qiáng)度（MPa）底板比壓（MPa）適應(yīng)角度（176。）質(zhì)量（t）~72006184~≤15176。 性能驗(yàn)算 底板比壓校核頂板壓力是通過(guò)頂梁、立柱傳遞到底板的，若底板的抗壓強(qiáng)度小于支架所需求的抗壓強(qiáng)度，支架底座會(huì)陷進(jìn)底板。所以，選擇合適的支架對(duì)底板的最大比壓（液壓支架參數(shù)表中可見），在支架選型中起到非常關(guān)鍵的作用。~。 工作阻力（支架強(qiáng)度）初撐力驗(yàn)算對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架立柱大多是傾斜的。工作阻力和初撐力因支架的支撐高度的變化而變化。支架的參數(shù)表通常給出的是最大值（在最大高度下）[14]。因此，在立柱傾角比較大的時(shí)候，應(yīng)驗(yàn)算所選支架在當(dāng)下采高的工作阻力和初撐力。即所選定的支架在H采高時(shí)的支撐力（支護(hù)強(qiáng)度）≥計(jì)算值。由此可知選型滿足條件。不過(guò)如果使用高度與支架自己的最大支撐高度差距很小時(shí)或立柱傾斜角較少時(shí)，可以忽略計(jì)算。 頂板覆蓋率支架頂梁對(duì)支護(hù)面積的覆蓋率為 (411)式中： 覆蓋率；頂梁寬度，m,；支架間距，m,；頂梁長(zhǎng)度，m,；梁端距，m , 。求得： 覆蓋率應(yīng)符合頂板性質(zhì)的要求，一般不穩(wěn)定頂板不小于85%~95%；中等穩(wěn)定頂板不小于75%~85%；穩(wěn)定頂板不小于60%~70%。 經(jīng)計(jì)算得出該支架