【正文】 ,與羊渠河井田佐城擴(kuò)大區(qū)及羊東井田相鄰 。北到東北部一大煤 300為等高線及 1328 鉆孔及 50 鉆孔連線及薛村礦東風(fēng)井保護(hù)煤柱線垂直下切至各煤層邊界 .井田面積 平方公里。井田內(nèi)共有可采煤層六層，從上到下依次為 2大煤、 4野青、 6山青、 7小青、 8大青、9下架煤。小屯礦生產(chǎn)水平為 +80m、 50m、 190 m、 300 m 五個(gè)水平。鐵路線向南 公里到羊渠河礦轉(zhuǎn)東南經(jīng)新坡車 站向東 12 公里到京廣線馬頭車站。交通運(yùn)輸較為便利。12 月中旬進(jìn)入寒冷季節(jié)，氣溫至 6 到 80,會(huì)出現(xiàn)大 雪到小雪天氣。地表水不可能潰入井筒。地層產(chǎn)狀由穹隆核部向四周傾斜。斷層均屬正斷層。多呈平行排列或相互交叉。 14454 野 青煤礦壓資料：（表二） 項(xiàng) 目 單 位 最大值 最小值 平均值 設(shè)計(jì)值 支護(hù)強(qiáng)度 MPa 支柱合理支護(hù)密度 根 /m2 支柱實(shí)際工作阻力 KN 294 90 192 225 頂?shù)装逡平? mm 110 50 90 110 直接頂垮落步距 m 22 2 12 12 老頂初次來(lái)壓步距 m 23 23 老頂周期來(lái)壓強(qiáng)度 MPa 采放工序合理錯(cuò)距 m 15 15 順 槽超前支護(hù)范圍 m 20 15 20 圍巖力學(xué)強(qiáng)度 頂板 MPa 48 48 底板 MPa 46 46 煤層力學(xué)強(qiáng)度 MPa 采區(qū)內(nèi)煤層賦存條件 設(shè)計(jì)區(qū)內(nèi)可采煤層為大煤、野青兩層。大煤和野青煤的層間距平均為 60 m。本區(qū)域?yàn)楦咄咚沟貐^(qū)，瓦斯絕對(duì)涌出量預(yù)計(jì)為 ／ min，最大為 m3／ min?；夭蓵r(shí)只要將頂煤回收干凈，工作 面結(jié)束后及時(shí)封閉采空區(qū)，基本上不會(huì)發(fā)生煤炭自燃現(xiàn)象。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 工業(yè)儲(chǔ)量 Zg野青 =水平面積 Sec（煤層傾角）平均煤厚（真厚度）煤層容重 Zg =Z639975 ㎡ Sec 12176。 采高 一次采全高，摸頂見(jiàn)底回采。斜切式進(jìn)刀，自開(kāi)缺口。 (2)、炮采時(shí)采用人工撩煤。 支護(hù)方式： 采用液壓支架支護(hù)。 同時(shí)為了滿足采煤工藝及地質(zhì)條件的要求，液壓支架要有足夠的初撐力和工作阻力，以便有效的控制頂板，保證合理的下沉量 。偽頂通常為泥質(zhì)和灰質(zhì)頁(yè)巖，它緊貼煤層之上，厚度為 ，是極易冒落的松散巖層，隨采隨落。老頂在直接頂上，它的來(lái)壓強(qiáng)度影響直接頂?shù)姆€(wěn)定性，對(duì)支護(hù)的載荷和可縮量都有直接的影響。相反，頂板愈穩(wěn)定，一般老頂來(lái)壓愈明顯，則應(yīng)選梁后端支撐力較高的類型。必要時(shí)，可采用滯后支護(hù)式和比較簡(jiǎn)單的架間密封。根據(jù) N 和 L2 的值，將老頂分為四個(gè)等級(jí)（表 1— 2） 表 1— 2老頂分類 級(jí)別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 周期來(lái)壓 不明顯 明顯 強(qiáng)烈 極強(qiáng)烈 指標(biāo) N＞ 35 ＜ N＜ 35 L2=2550 米 ＜ N＜ 35 L2＞ 50米 N≤ L=2550 米 N≤ L2＞ 50米 頂板的性質(zhì)是影響架型選擇的最主要條件。底板的強(qiáng)度和平整性對(duì)移架的順利與否很關(guān)鍵，涉及到支架底座的結(jié)構(gòu)形式，底座作用于底板的合力的位置和推移千斤頂?shù)脑O(shè)置形式等。 3. 煤層厚度 煤層厚度主要對(duì)于支架的穩(wěn)定性，行人，作業(yè)安全空間，調(diào)高范圍以及煤幫的穩(wěn)定性等方面有重要影響，厚度＞ 米時(shí)，一般不宜選穩(wěn)定性較差的掩護(hù)式支架，對(duì)于煤層厚度大于 米的煤層，考慮到支架的穩(wěn)定性，應(yīng)優(yōu)先采用控頂距離相對(duì)較小的掩護(hù)式支架。近水平煤層（ 1215）一般在支架上下 不設(shè)置防倒防滑裝置。 6. 配套設(shè)備 應(yīng)當(dāng)考慮所選的支架架型與之配套使用的采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)問(wèn)題。因此必須結(jié)合各類支架的性能和特點(diǎn)綜合考慮，選用合理的支架架型。 單體液壓支柱 單體液壓支柱是靠液壓力工作的，其工作特性是恒阻。 單體支柱的支撐和移動(dòng)是靠人工操作，因此，單體支護(hù)設(shè)備工作面勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全性差，工作面效率也較低。它是在一個(gè)底座上豎置幾根立柱支撐頂梁，并通過(guò)頂梁支撐頂板的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。 支撐式支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：呈框型結(jié)構(gòu) —— 頂梁較長(zhǎng)，一般帶有前探梁，其長(zhǎng)度多在 4米左右；立柱多，一般為 46根，且垂直頂梁支撐；支架后部有簡(jiǎn)單的擋矸裝置，一般設(shè)有立柱復(fù)位裝置，以承受指向煤壁方向的不大的水平推力。此外，這種支架的作業(yè)空間 和通風(fēng)斷面較大。如果直接頂穩(wěn)定性差，則極易出現(xiàn)切頂線前移、架件漏矸、前梁下傾、頂梁后端上翹，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將立柱壓彎，支架不能推移。由于其對(duì)破碎頂板條件下的中厚和厚煤層中取得了良好的使用效果，所以近幾年來(lái)在國(guó)內(nèi)外得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。 掩護(hù)式支架的支護(hù)性能特點(diǎn)是：支撐力小，切頂性能差；但因支撐力主要集中在機(jī)道上方的頂板上，故支護(hù)強(qiáng)度較大，且均勻；對(duì)頂板重復(fù)支撐次數(shù)少；密封掩護(hù)性好；能承受較大的水平力，且允許帶壓移架。 上述特點(diǎn)決定了掩護(hù)式支架適用于頂板壓力來(lái)自機(jī)道上方的不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定的松散破碎頂板條件。 此支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：立柱多（一般為 4 根），分前后兩排垂直，傾斜或交叉三種方式布置；頂梁長(zhǎng)，其后端鉸接著堅(jiān)固而又寬大的掩護(hù)梁；架間用側(cè)護(hù)板密封。 支撐掩護(hù)式支架使用于中等穩(wěn)定頂板以上，采后容易冒落的煤層，當(dāng)老頂為Ⅱ級(jí)，底河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 板松軟時(shí)采用該種支架比較合適。 （ 1） 頂壓（ 200 噸） 頂壓是設(shè)計(jì)支架承載能力的依據(jù)；承載能力安全系數(shù)一般取 ，則該支架應(yīng)具有的承載能力為： 200 =240（噸）即 2400KN，可選擇重型支架。此開(kāi)采方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：①煤層掘進(jìn)量小，掘進(jìn)費(fèi)用低，緩和了采護(hù)關(guān)系；②減少了搬家倒面次數(shù)，節(jié)省了綜采面設(shè)備搬遷，安裝的工作量及費(fèi)用；③提高了煤炭的塊炭率，增加了煤炭的售價(jià)；④減少了設(shè)備的運(yùn)輸費(fèi)，特別是采煤機(jī)，相對(duì)減少了噸煤設(shè)備折舊費(fèi)；⑤ 有利于礦井的集中控制，實(shí)現(xiàn)減面，減人，提高工效的目標(biāo)；⑥提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，比一般回采工效提高 25倍，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，噸煤成本一般降低 820 元 /噸。 （ 4）頂板性質(zhì) 頂板性質(zhì)為中等穩(wěn)定頂板，老頂來(lái)壓為Ⅲ級(jí)。 （ 5）底板 由原始條件知，該底板屬中硬度Ⅳ級(jí)底板，對(duì)液壓支架不作要求，允許的底板比壓為1632Mpa (6) 瓦斯含量 由于瓦斯含量不大，不須考慮支 架的通風(fēng)斷面要足夠大，根據(jù)此項(xiàng)也可以選用掩護(hù)式液壓支架。 掩護(hù)式液壓支架有以下優(yōu)點(diǎn)： 1. 對(duì)頂板的作用力均勻，移架時(shí)控頂距離較小，對(duì)頂板的重復(fù)支撐次數(shù)少，有利于保持頂板的完整性； 2. 支柱傾斜布置，調(diào)高范圍大，由于支柱不承受橫向載荷，受力狀態(tài)好，不易損壞； 3. 擋矸裝置完善，可使工作空間與頂板和老塘完全隔開(kāi)，有效地防止漏矸、河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 竄矸和涌矸； 4. 掩護(hù)式液壓支架為穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，移架引起的水平力，油四連桿機(jī)構(gòu)承受，因此抗水平推力性能好，可以實(shí)現(xiàn)擦頂帶壓移架； 5. 機(jī)械結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)均較簡(jiǎn)單，便于操作 維護(hù)。 綜上所述，可以采用掩護(hù)式液壓支架，由于地板中等硬度，平整，所以可以采用整體式底座，設(shè)計(jì)的支撐力應(yīng)滿足頂壓的要求，采高應(yīng)滿足煤層厚度的要求。較大的初撐力能使支架較快達(dá)到工作阻力，減慢頂板的早期下沉速度，增加頂板的穩(wěn)定性，但對(duì)乳化液泵站和液壓元件的耐壓要求也將提高。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 移架力和推溜力 移架力與支架結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、煤層厚度、頂板性質(zhì)等有關(guān)。 底板比壓 底板比壓為支架所受向下的力與底板面積之比 即 : 液壓支架部件基本參數(shù)的確定 液壓支架的主要部件有頂梁，立柱，底座，推移千斤頂，操縱閥和控制閥。 頂梁是與頂板直接接觸的構(gòu)件，除滿足一定的剛度和強(qiáng)度要求外，還要保證支護(hù)頂板的需要。 底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。 千斤頂主要負(fù)責(zé)支架各個(gè)部件的前移和收縮。 1200KN 510000Nm 1200KN N1 N2 F 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 截面如上圖所示： 慣性矩為 ）（）（）（）（ 453212 ZZZZZ IIIII ???? 00 0 07 94 0 02 22 0 05 71 2322?????????? AabhI Z ）（ 2322?????????? AabhI Z ）（ 2322?????????? AabhI Z ）（ )4( 3 ???? bhI Z )4(5)3()2()1(2??????????????? ZZZZZ IIIII 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得材料 16Mn 的 MPa323][ ?? 在截面的上、下邊緣作用的最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力分別為 ][ 4m a x ?? ?MP aIMy Zt ????? ?? ][ 4m a x ?? ?MP aIMy Zc ????? ?? 1198 4 3 2 1 350 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 因此在頂梁中部受集中載荷作用時(shí)所設(shè)計(jì)合格。 1730KN 670KN 115mm 400mm 850mm 190mm 1600mm c d d a d c 530KN 763800Nm 493050Nm A B F1 F2 N11 N2 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 慣性矩為 ）（）（）（）（ 453212 ZZZZZ IIIII ???? 00 0 07 94 0 02 22 0 05 71 2322?????????? AabhI Z ）（ 2322?????????? AabhI Z ）（)(12 )(123 2322???????????? AabhI Z ）（00 001 179 )4( 33 ???? bhI Z )4(5)3()2()1(2??????????????? ZZZZZ IIIII 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得材料 16Mn 的 MPa323][ ?? 在截面的上、下邊緣作用的最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力分別為 5 1198 4 3 1 350 2 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 MP aIMyZt 4m a x ????? ??? MP aIMyZc 4m a x ????? ??? 扭矩 NmFT 33 8 1106 7 ??????? 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 MP aT 3m i nm a x ???????? ?? 彎扭組合的 ][ 2222 ???? ?M P aTM ?????? 因此在頂梁兩端受集中載荷作用時(shí)所設(shè)計(jì)合格 液壓支架底座的受力分析與較核 底座兩端受集中力作用 0??F 2 4 0 02121 ???? NNFF 0?? AM 293528001385 FNF ?? 解得： KNF 9731? KNF 14272 ? 所以 mNFM A ????? 3 7 4 6 0 59733851385 mNFM B ????? 1 9 2 6 4 51 4 2 71 3 521 3 5 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得材料 16Mn 的 MPa323][ ?? 220mm 1220mm 250mm 800mm 115mm 115mm 1550mm a a d d A B 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 立柱 A所在的截面受到的彎矩最大，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行較核。 截面如下圖所示： 截面 A的慣性矩 ZI 為： 4233)(12 )2()1(4????????????? ZZZ III 在截面 A的上、下邊緣作用的最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力分別為： MP aIMyZt 4m a x ????? ??? 2 1020 184 16 20 1 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 MP aIMyZc 4m a x ????? ??? 扭矩為 mNFT ?????? 2 91 0 3 截面 A的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 M P ahTni ii)( 3313m a xm a x ????? ?????? ??? 截面 A的最大應(yīng)力為 ][ 22m a xm a x ???? ?M P ab ?????? 所以底座在此情況下合格