支架选型计算.doc

支护设备选型 （1）工作面顶板管理方式及支架型式 国内外长壁工作面生产经验表明，液压支架是工作面装备中对生产能力影响最大的设备，因此必须把支架的可靠性放在首位，不但要稳定可靠，故障率低，而且使用寿命长。近年来液压支架朝重型化发展，结构型式简单实用，支架工作阻力不断增大，一般为6000kN～8000kN，最大达到10000kN。 根据3号煤层顶、底板条件及工作面采煤设备配套的要求，设计本矿井回采工作面采用全部冒落法管理顶板。并结合工作面最大采高3.3m和邻近矿井机械化开采的实践经验，初步确定选用ZY3300/11/23型掩护式液压支架。 1）支架支护强度 支架的结构尺寸确定之后，与支架重量和成本关系最大的参数是支架的支护强度。从理论上分析，合理的支护强度应正好与顶板压力相平衡。支护强度过大，不仅增加支架重量和设备投资，而且给搬运、安装带来困难；过小则会造成顶板过早下沉、离层、冒落，使顶板破碎，造成顶板维护困难。因此支护强度的大小应取决于工作面采场矿压的大小。但由于目前对采场矿压的大小还不能进行准确的定量计算，主要以经验法或实测数据，来确定支架的支护强度。 支架支护强度采用下列经验公式计算： 式中： ——液压支架的支护强度，MPa； ——采高，平均2.2m； ——顶板岩石视密度，一般取2.3t/m3； ——顶板岩石破碎膨胀系数，一般取1.25～1.5； ——工作面倾角，（°）； ——附加阻力系数，二排柱支架取1.6，单排柱支架取1.2； ——顶板周期来压动载系数。值可按以下情况选取：周期来压不明显顶板：取1.1；周期来压明显顶板：取1.3；周期来压强烈顶板：取1.5～1.7。 则： 2）支架工作阻力 支架工作阻力P应满足顶板支护强度要求，即支架工作阻力由支护强度和支护面积所决定。 式中： F——支架的支护面积，经计算得8.2m。 则： 对支撑式支架，支架立柱的总工作阻力等于支架工作阻力。对于掩护式和支撑掩护式支架，由于受到立柱倾角的影响，支架工作阻力小于支架立柱的总工作阻力。工作阻力与支架立柱的总工作阻力的比值，称为支架的支撑效率。所以支架立柱的总工作阻力为： 式中：——掩护式支架取=80%。 则： （2）支架初撑力 初撑力的大小是相对于支架的工作阻力而言，并与顶板的性质有关。液压支架的初撑力，对支架维护顶板的性能方面，要比工作阻力（支护强度）起着更加显著的作用。有足够初撑力的支架，一开始就能和顶板压力取得平衡，可最大限度地减小顶板下沉；初撑力偏低，要等顶板下沉时才能增阻，会增大顶板的下沉量；初撑力过大，会使顶板反复受拉导致直接顶蠕动，造成直接顶早剥离，使顶板管理困难。所以支架初撑力选择的合理与否，是非常重要的。 目前在坚硬、中硬和破碎的顶板条件下，多趋向于采用较高的初撑力。现在支架的设计中初撑力已高达工作阻力（支护强度）的90％以上。根据有关资料介绍，初撑力与支护强度的比例关系，以顶板的的稳定性不同，一般在60～85％区内选取为宜。 在确定初撑力时，可按以下原则考虑：对于不稳定和中等稳定顶板，为了维护机道上方的顶板，应取较高的初撑力，约为工作作阻力的80%；对于稳定顶板，初撑力不易过大，一般不低于工作阻力的60%，对于周期来压强烈的顶板，为了避免大面积垮落对工作面的动载威胁，应取较高的初撑力，约为工作阻力的75%。 根据3号煤层顶板稳定性情况，顶板为石灰岩，底板为泥岩，属中等稳定顶板，因此，初撑力取工作阻力的80%，即为2524kN。 （3）移架阻力及推溜力 移架阻力与支架结构、吨位、支撑高度、顶板状况是否带压移架等因素有关，通常根据煤层的厚度来考虑，即采高愈大，移架阻力愈大。一般薄煤层支架的移架力为100～150kN；中厚煤层支架为150～300 kN；厚煤层支架为300～400 kN。 推溜力一般为100～150 kN。 （4）支架结构高度的选择 支架结构高度一般指支架的最大和最小结构高度，它必须适应煤层采厚变化所要求的最大和最小支撑高度。最小高度过大，可能会出现压架现象；最大支撑高度过小，可能会造成丢煤，浪费资源，或支架顶空现象。 支架的最大和最小支撑高度，应根据煤层厚度的变化合理选择，片面地认为调高范围越大越好，过大地加大调高范围将增加设备重量及制造成本。 支架高度可由下式计算： =-+0.2 =--- 式中： ——支架最大结构高度，m； ——支架最小结构高度，m； ——煤层最大采高，m； ——煤层最小采高，m； ——支架前柱上方顶板下沉量，一般取0.1m； ——支架后柱上方顶板下沉量，一般取0.2m； ——支架前移时可缩余量，一般取不小于0.05m； ——支架与顶底板间的浮煤，破矸厚度一般取0.1m。 则：=3.3-0.1+0.2=3.4m；=2.15-0.2-0.05-0.1=1.8m； 根据一些生产的实际经验，为防