煤矿（矿山）综采液压支架设备选型设计、工矿分析检测实用手册第六篇.pdf煤矿（矿山）综采液压支架设备

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详细说明：煤矿（矿山）综采液压支架设备选型设计、工矿分析检测实用手册第六篇pdf,煤矿（矿山）综采液压支架设备选型设计、工矿分析检测实用手册第六篇第六篇采煤工作面液压支架的选型与设计 2.支撑式支架在不同顶板条件下承载分析 (1)支撑式支架在中硬以上稳定顶板的受力情况,如图6-1-2所示。 Q2 Q 图6-1-2支撑式支架在中硬以上稳定顶板条件下的受力情况一般来说,支架顶梁承受的顶板压力可视为两部分组成,其一是直接顶作用在支架上的压力Q1;共二为老顶通过直接顶间接地作用在支架上的压力Q2 开始支架只承受直接顶压力Q1,作用点位于近似支架顶梁中部,它相当于均布载荷。周期来压时,裂隙带下沉,其一端通过直接顶间接地作用在支架顶梁上;另一端落在冒落岩石上。作用在支架上的压力为Q2,作用点位于支架顶梁后部,相当于三角形载荷分布。支架承受载荷Q1和Q2,使支架顶梁后部受力大,同时底板对底座后部反力也大。由于支撑式支架前梁无立柱,支撑力小。顶梁后部有立柱,支撑力大。所以这种支架能适应中硬以上稳定顶板的条件。 (2)支撑式支架在破碎不稳定顶板条件的受力情况,如图6-1-3所示 Q 空顶” 77::7 图6-1-3支撑式支架在破碎不稳定顶板条件下的受力情况由于支撑式支架顶梁较长,在支架重复支撑过程中(假设顶梁长为4m,支架每前进次为0.6m,则支架顶梁对顶板的重复支撑次数为6.7次),使直接顶破碎冒落,支架顶梁后部出现空顶,使顶板压力前移,合力Q3作用点靠近前柱,顶梁载荷呈阶梯状分布,出现 578 第一章中厚煤层液压支架的选型支架顶梁前部支撑能力小,而载荷大,支架后部支撑能力大,而载荷小的受力状态。同时底板对底座后部反力也小。所以支撑式支架不能适应破碎不稳定顶板。二、掩护式支架的支撑力分布与承载 1.掩护式支架的特点和支撑力分布掩护式支架的特点是顶梁较短,控顶距较小,支撑力主要集中在顶梁部位,且分布较均匀,顶梁端部的支撑能力比支撑式支架大,其支撑力的分布规律如图6-1-4所示。皿图6-1-4掩护式支架支撑力分布 2.掩护式支架在不同顶板条件下承载分析 (1)掩护式支架在破碎不稳定顶板条件下的受力情况支架的顶梁和掩护梁受力情况,如图6-1-5所示。图6-1-5掩护式支架在破碎不稳定顶板条件下的受力情况顶梁受力:由于支架顶梁短,使支架重复支撑次数少,所以顶板较完整。顶板作用在顶梁上的合力Q3,载荷分布如图6-1-5所示。掩护梁受力:由于顶板破碎,在顶梁后部自由冒落岩石的一部分作用在掩护梁上,对掩护梁的作用力可以分解为垂直分力和水平分力,如图6-1-5所示掩护式支架虽然立柱少,支撑力较小,但山于顶梁短,单位面积支撑力大,载荷分布与 579 第六篇采煤工作面液压支架的选型与设计支架支撑力的作用部位基本一致。所以,此种支架能在破碎不稳定顶板下工作。 (2)掩护式支架在中等稳定以上顶板的受力情况掩护式支架由于立柱少,且程倾斜布置,支撑力较小,切顶性较差,受力情况如图6 6所示 ■■■ 图6-1-6掩护式支架在中等稳定以上顶板下的受力情况直接顶冒落时,冒落岩石分别作用在顶梁上和掩护梁上周期来压时,由于顶梁后部顶极不能充分切断,老顶压力将由整个支架和采空区垮落岩石承担,或者有可能岀现在切顶时,老顶直接加压在掩护梁上,这就使掩护梁上载荷剧增,迫使顶梁支撑力减小,使支架难于承受顶板的压力和控制顶板的冒落。所以,此种支架不能在中等稳定以上顶板下工作。三、支撑掩护式支架支撑力分布与承载支撑掩护式支架是为了改善上述两类支架的性能和对顶板的适应性而设计的。主体部分接近垛式,支架后部有四连杄机构和掩护梁,增强了支架的稳定性和防护性,提高了支架的支撑和承载能力。所以,此种支架介于以上两种支架的中间状态,提高了适用范围, 适用于顶板较坚硬,顶板压力较大或顶板破碎的各种煤层,其受力状况如图6-1-7所示。哑Ⅲ 图6-1-7支撑掩护式支架的受力状况 580 第一章中厚煤层液压支架的选型第二节液压支架的架型选择从前面受力分析得知,液压支架的架型选择,主要取决于顶板条件和地质条例,结合各类支架的不同性能和特点,选择一种较为合理的架型。下面简要介绍影响架型选择的因索和如何有针对性地进行架型选择、影响架型选择的因素 1.煤层厚度 (1)厚度超过2.5m,顶板有侧向推力或水平推力时,应选用抗扭能力强的支架,一般不宜用支撑式支架。 (2)度达到2.5m至2.8m以上时,需要选择带有护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。 3)煤层厚度变化大时,应选择调高范围较大的掩护式,带有机械加长杆或双伸缩立柱的支架 (4)倀假顶分层开采,应选用掩护式支架。 2.煤层倾角 (1)倾角在10°至15q支撑式支架取下限,掩护式支架和支撑掩护式支架取上限)以上时,应选用带有防滑装置的支架 2)倾顷角在189以上时,应选用同时带防滑防倒装置的支架。 3.底板强度 (1)验算比压,应使支架底座对底板的比压不超过底板的允许比压 (2)为使移架容易,设计时要使支架底座前部比后部的比压小。 4.瓦斯含量对瓦斯涌出量大的工作面,应符合保安规程的要求,并选用通风断面较大的支撑式或支撑掩护式支架。 5.地质构造断层十分发育,煤层厚度变化过大,顶板的允许暴露面积和时间在5~8m2和20n min 以下时,暂不宜使用综采。 6.设备成本在同时允许选用几种架型时,应优先选用价格便宜的支架。支撑式支架最便宜,其次是掩护式,最贵为支撑掩护式支架二、液压支架的架型选择前已述及,液压支架架型的选择,主要取决于液压支架的力学特性能否适应矿井的顶底板条件和地质条件。具体选择可根据原煤炭部(81堞煤科字第429号文件关于试用《缓 581 第六篇采煤工作面液压支架的选型与设计倾斜煤层工作面顶板分类》来选取,架型选择过程如下 1.确定老顶级别和直接顶类别 1)老顶级别的确定老顶级别按老顶来压强弱来划分。老顶来压强弱取决于冒落带岩石对采空区充满程度NN为直接顶厚度M与采高h之比)老顶初次来压步距L。通常按N和L,把老顶分为四级,见表6-1-1。表6-1-1 老顶级别 Ⅱ Ⅲ Ⅳ 老顶来压不明显明显强烈极强烈 0.325 > 表中按下式计算: (MPa) σ—岩石单向抗压强度(MPa), 节理裂隙影响系数 c2—分层厚度影响系数。 c1可按所测量的节理裂隙间距I查表6-1-3得到 c2可按所测得的分层厚度h查表6-1-4得到。表6-1-3 1(米 0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2 0.30.320.340.370.390.410.430.460480.500.520.55 582 第一章中厚煤层液压支架的选型表6-1-4 h、(米) 0.2 0.3 0.50.60.70.80.91.0 1.2 0.240.250.270.290.30.320.330.350.360.380.390.41 2.支架架型和支护强度的确定按表6-1-5根据老顶级别和直接顶类别来确定支架架型,再根据老顶级别和采高确定义护强度。支护强度被定义为单位支护面积的支护阻力(或叫支架的工作阻力)。表6-1-5 老顶级别 Ⅲ Ⅳ 直接顶类别掩液压支架架型掩掩支掩护支支支撑撑支撑(采高小于2.5m) 或护护撑护或或或支掩(采高大于撑掩掩支支掩掩掩 5m) 采高1 1.6×294 2×294应结合深孔液压支架采高2m343245)1.3×343245) 1.6×343 >2×343爆破,软化支护强度 kN/m 采高3 441(343) 1.3×441(343) 1.6×44 >2×441顶板等措施采高4m 539441) 1.3×539(441) 6×539 >2×539处理采空区。注:1)表中括号内数字系掩护式支架顶梁上的支护强度。 (2)1.3、1.6、2为增压系数 (3)表中采高为最大采高。 583 第六篇采煤工作面液压支架的选型与设计第二章中厚煤层液压支架的整体结构尺寸设计第一节支架高度、支架间距、底座长度的确定支架高度和支架的伸缩比 1.支架高度支架高度的确定原则,应根据所采煤层的厚度,采区范围内地质条件的变化等因素来确定,其最大与最小高度为 H≥hm+S Hn≤hn-S2-a-δ (2-2) 式中H—支架最大高度; 支架最小高度; hn—煤层最大厚度(最大采高); hn煤层最小厚度(最小采高); S1——考虑伪顶、煤皮冒落后仍有可靠初撑力所需要的支撑高度,一般取200 300mm S2-—顶板最大下沉量,一般取100~200 α—移架时支架的最小可缩量,一般取50mm δ——浮矸石,浮煤厚度,一般取50mm 2.支架伸缩比支架的伸缩比指最大与最小支架高度之比值即: (2-3) Hn 584 第二章中厚煤层液压支架的整体结构尺寸设计由于液压支架的使用寿命较长,并可能被安装在不同采高的采煤工作面,所以,支架应具有较大的伸缩比。在采用双伸缩立柱时,垛式支架的伸缩比为1.9;支撑掩护式支架为2.5;掩护式支架可达3。一般范围是1.5至2.5,煤层较薄时选大值。但考虑尽量减轻支架重量,降低造价,可搞系列化,加强支架对顶底板的适应性,降低伸缩比,尽量采用单伸缩油缸或带机械加长杄来增加调高范围。一般根据单位缸长行程K来确定,当K <0.7范围内可采用单伸缩 K1按下式确定: L K (2-4) 式中K1—单位缸长行程, 活塞全部伸出时立柱柱的总长度 L——活塞全部缩回时立柱的总长度 L一活塞行程支架间距所谓支架间距,就是相邻两支架中心线间的距离,按下式计算 b. =B+nc (2-5) 式中b—支架间距(支架中心距), Bn每架支架顶梁总宽度, C3——相邻支架(或框架颁梁之间的间隙, n—每架所包含的组架或框架数,整体自移式支架n=1;整体迈步式支架n 2;节式组合迈步支架n=支架节数支架间距b要根据支架型式来确定,但由于每架支架的推移千斤顶都与工作面输送机的一节溜槽相连,因此目前主要根据输送杋溜槽每节长度及槽帮上千斤顶连接块的位置来确定,我国刮板输送机溜槽每节长度为1.5m,千斤顶连接块位置在溜槽中长的中间所以除节式和迈步式支架外,支架间距一般为1.5m 三、底座长度底座是将顶板压力传递到底板和稳固支架的部件。在设汁支架的底座长度时,应考虑如下诸方面:支架对底板的接触比压要小,支架内部应有足够的空间用于安装立柱、液压控制装置、推移装置和其他辅助装置,便于人员操作和行走,保证支架的稳定性等。通常,掩护式支架的底座长度取3.5倍的移架步距(一个移架步距为0.6m),即2.1m左右; 支撑掩护式支架的底座长度取4倍的移架步距,即2.4m左右。 585

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