【正文】 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(bǔ)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。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。表中采高系最大采高，具體采高下的支護(hù)強(qiáng)度可用插值法計(jì)算。 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。 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。 (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 ） 。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。35 2179。55 2179。35 179。55(45) 179。35(25) 179。 表 15 適應(yīng)不同類級頂板的架型及支護(hù)強(qiáng)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(qiáng)度 (噸 /米 2) 采 高(米 ) 11234 30 35(25) 45(35) 55(45) 179。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。 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(qiáng)度不一定小，它適用于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定直接頂條件。 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(diǎn)不同，可分為支撐式、掩護(hù)式、支撐掩護(hù)式三種基本型式。見表 14。 老頂周期來壓的強(qiáng)弱，對確定支架的噸位即支護(hù)強(qiáng)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(qiáng)度不需要很大，相反， N 越小， L2越大，老頂周期來壓就越強(qiáng)烈，作用在支架上的載荷就越大且有沖擊，支架的支護(hù)強(qiáng)度就要求比較高。 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(jiān)硬頂板 主要指標(biāo) 強(qiáng)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。 D? 、 1C 、 ZC 值可查閱有關(guān)資料得到。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。 16 4)、堅(jiān)硬頂板：極難于冒落，采后需強(qiáng)制放頂，砂巖，堅(jiān)硬砂質(zhì)頁巖等屬于這后兩類。砂質(zhì)頁巖，粉砂巖屬 于 這類頂板。泥質(zhì)頁巖，再生頂板等屬于這類頂板。 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。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。 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。斷層及其性質(zhì)對支架的使用好壞起決定性的影 響。必須采取防倒防滑措施。 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(qiáng)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(qiáng)力支撐 四柱及強(qiáng)力支撐 煤層厚度 煤層厚度主要影響支架支護(hù)強(qiáng)度，煤層厚度越大支護(hù)強(qiáng)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。根據(jù) 15 我國煤層底板巖石抗壓強(qiáng)度。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(jiān)硬 ， 則應(yīng)選用支撐掩護(hù)式支架。 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。 sin23 =177。 ）177。 179。 Gsina 噸力 =179。 Gsina 噸力 式中： f—— 磨檫系數(shù)取決于采煤機(jī)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)表面狀況和濕度及采煤機(jī)運(yùn)動速度等 平均取 k1—— 經(jīng)驗(yàn)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。 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(jì)要求 采煤機(jī)最大截割速度的校核 V1= rBHQ ??? ?60 米 /分 Q1——運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸能力 400 噸 /小時 H——平均采高 米 B——采煤機(jī)截深 米 14 r——煤的實(shí)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(jì)選擇 符合要求。 sin60+ = 米＞ 3 米 最大采高符合設(shè)計(jì)要求。 2 ～ 交流電 牽引 0～ 7 ≤ 25176。采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表 11。 確定 采 煤工作面采煤機(jī)的主要參 數(shù)如下：裝機(jī)功率 375kW 左右，截深不小于 600mm，采高 ～ ，生產(chǎn)能力不小于 600T，牽引方式為鏈軌式或銷排式無鏈電牽引，牽引力不小于 350kN，額定電壓 1140V，頻率 50Hz。 采煤機(jī)初選決定后，通過產(chǎn)品說明等有關(guān)資料得到采煤機(jī)高度、質(zhì)量、電機(jī)或減速箱高度，搖臂長度、擺角范圍等尺寸。 二、初選采煤機(jī)及其配套設(shè)備 根據(jù)采高 、 滾筒直徑、截深、生產(chǎn)率、電機(jī)功率、牽引力及牽引速度等初選采煤機(jī) .然后和初選的支護(hù)設(shè)備一起。 采煤機(jī)所需牽引力 據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，采煤機(jī)牽引力一般為其裝機(jī)功率數(shù)值的 ～ 1 倍。 179。 HWX K3—— 表示后滾筒工作條件系數(shù)，由表 2— 8 選取后滾筒開采煤層的下部向著前滾筒截割自由面的方向選取 12 N= 21 kkQ?（ +） =?（ 179。 經(jīng)計(jì)算 本設(shè)計(jì)裝機(jī)功率為 292kW。裝機(jī)功率由下式估算： P=Q179?，F(xiàn)選 V= 米 /分。 因此， ①根據(jù)采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率 Qmin決定牽引速度 V1 V1= rBHQ ???60 min 米 /分 式中： Qmin ——采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率 噸 /時 H ——采煤機(jī)平均采高 米 B——采煤機(jī)平均截深 米 R——煤的容重 噸 /米 3 V1= rBHQ ???60 min = 417 ??? = 米 /分 ②按截齒最大切削厚度決定的牽引速度 V2 Hmax= nmv?1000 毫米 Hmax——截齒最大的切削厚度 毫米 V——牽引速度 米 /分 m——滾筒一條截線上安裝的截齒數(shù) 個 n——滾筒的轉(zhuǎn)速 Hmax= nmv?1000 毫米 一般要求截齒的最大切削厚度應(yīng)小于截齒伸出齒座長度的 70﹪，即 h1max=70%hmax 即 V2= 1000hnm ?? =70%V= 米 /分 ③按液壓支架推移速度決定牽引速度為 V3考慮截割時牽引速度 V，應(yīng)根據(jù)上述三方面情況綜合分析后確定，其最大值應(yīng)等于或大于 V1，但應(yīng)小于 V2，并于 V3相協(xié)調(diào)。 10 則采煤機(jī)的最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率 QMIN=?W=?=417 噸 /時 5．采煤機(jī)截割時的牽引速度 采煤機(jī)截割時牽引速度的高低，直接決定采煤機(jī)的生產(chǎn)率及所需電機(jī)功率，由于滾筒裝煤能力，運(yùn)輸機(jī)生產(chǎn)率，支護(hù)設(shè)備推移速度等因素的影響，采 煤機(jī)在截割時的牽引速度比空調(diào)時低的多。 當(dāng)采煤工作面生產(chǎn)能力已定，其每小時的平均產(chǎn)量就是所需采煤機(jī)的最小實(shí)際生產(chǎn)率，考慮到有效開動率，則采煤機(jī)按工作面生產(chǎn)能力要求的最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率 Qmin 為 QMIN= kW?24 式中： W 為采煤機(jī)工作面日平均產(chǎn)量噸 /日 W= 300600000 =2021 噸 /日 k——有效開動率 。 4．采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率 采煤機(jī)在采煤過程中，由于處理故障，檢查和更換刀具，日常維修，等侯支護(hù)，處理片邦等，經(jīng)常出現(xiàn)停頓，采煤機(jī)實(shí)際生產(chǎn)率比設(shè)計(jì)的理論生產(chǎn)率小的多，為了表明 這些因素的影響，可用有效開動率表示。 一般認(rèn)為滾筒轉(zhuǎn)速在 30～ 50 轉(zhuǎn) /分較為適宜，薄煤層小直徑滾筒由于裝煤能力差，為了提高生產(chǎn)率轉(zhuǎn)速可增大到 60~100 轉(zhuǎn) /分。 選用截 割 深度為 0. 6 米 滾筒轉(zhuǎn)速及截割速度 滾筒轉(zhuǎn)速對截煤比能耗、裝載效果、粉塵大小都有很大影響，由截齒最大切屑厚度 hmax公式可知，當(dāng)滾筒每條截線上的截齒數(shù) m，牽引速度 V已定，轉(zhuǎn)速 n 愈高，切屑厚度愈小，煤塵產(chǎn)生量大，截割比能耗增大。 國內(nèi)生產(chǎn)采煤機(jī)，為了制造方便，大部分截深在 米左右，薄煤層為 1 米左右。 薄煤層由于工人行走困難，牽引速度比較低。另外：為了管理頂板方便，截深應(yīng)等于液壓支架的推移步距。 雙滾筒采煤機(jī)滾簡直徑應(yīng)大于最大采高 maxH 的一半，一般可按 D=(~) maxH選取， 采高大時取小值 D== 米，采高小時取大值 D== 米。它不僅與煤層的厚度，傾角及煤的物理機(jī)械性質(zhì)、地質(zhì)條件等有關(guān)，還要考慮與支護(hù)設(shè)備，運(yùn)輸設(shè)備之間配套關(guān)系，因此，在選型過程中要考慮多方面因素，綜合分析后去確定。因此根據(jù)以上提供的原始數(shù)據(jù)確定該采煤工作面 應(yīng)該選用綜采配套工作面比較合適。 ) 頂板條件 工件面 長度 （ M） 設(shè)計(jì)產(chǎn)量（萬噸/年） 生產(chǎn)安排 Hmax Hmin 老頂 直接頂 自定 260 10 Ⅲ級 3 類 140 60 一年工作日按 300 天計(jì)算 實(shí)行四班工作制，三班采煤，一班準(zhǔn)備，每天生產(chǎn)時間為 18 小時。 高產(chǎn)高效綜采工作面的三機(jī)選型應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，因地制宜，具備什么檔次的開采條件，就選用相應(yīng)檔次的配套設(shè)備。 )，輸送機(jī)必須設(shè)置防滑錨固裝置，而支架必 須帶防倒防滑及調(diào)架裝置。 此外，當(dāng)煤層傾角大于 160176。 保證過煤高度 C250～ 300 mm，以便煤流順利從底托架下通過。 梁端距 一般為 150～ 300 mm，用來防止?jié)L筒切割頂梁。 五 、 滿足安全和工作方便要求 從安全角度出發(fā)，工作面無立柱空間愈小愈好。輸送機(jī)的中部槽應(yīng)與液壓支架的推移千斤頂連接裝置的間距和連接結(jié)構(gòu)相匹配。 滿足生產(chǎn)能力要求 采煤機(jī)生產(chǎn)能力要與綜采工作面的生產(chǎn)任務(wù)相適應(yīng)，工作面刮板輸送機(jī)的輸送能力應(yīng)大于采煤機(jī)的生 產(chǎn)能力，液壓支架的移架速度應(yīng)與采煤機(jī)的牽引速度相適應(yīng)，而乳化液泵站輸出壓力與流量應(yīng)滿足液壓支架初撐力及其動作速度要求。 應(yīng)滿足采煤機(jī)的配合要求，如在機(jī)頭機(jī)尾安裝張緊、防滑裝置，靠煤壁一側(cè)設(shè)鏟煤板，靠采空區(qū)一側(cè)附設(shè)電纜槽等。 應(yīng)優(yōu)先選用雙電機(jī)雙機(jī)頭驅(qū)動方式。 三 、 刮板輸送機(jī)的選型原則 刮板輸送機(jī)的輸送能力應(yīng)大于 采煤機(jī)的最大生產(chǎn)能力，一般取 1． 2 倍。然后依據(jù)不同類級頂板選取架型。 選型依據(jù)是礦井采區(qū)、綜采工作面地質(zhì)說明書。滾筒采煤機(jī)電機(jī)功率常用單齒比 能消耗法或類比法計(jì)算，然后參照生產(chǎn)任務(wù)及煤層硬度等因素確定。 采煤機(jī)的技術(shù)性能良好，工作可靠，具有較完善的各種保護(hù)功能，便于使用和維護(hù)。針對這種發(fā)展趨勢，結(jié)合 本井田煤層傾角較大等