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1、2011.8,液压支架选型和配套,第1页,液压支架设计研究所,液压支架选型和配套,2011.8,液压支架选型和配套,第2页,提 纲,一、综采设备选型配套原则,二、液压支架的设计选型,三、综采工作面设备配套,2011.8,液压支架选型和配套,第3页,工作面“三机”选型包括液压支架、采煤机和刮板输送机的选型。其中，液压支架的选型是核心，采煤机和刮板输送机的选型是实现工作面能力的保证。,一、综采设备选型配套原则,1技术上先进可行；满足目标产量要求；配套优化合理；设备可靠、稳定、协调。,2011.8,液压支架选型和配套,第4页,1.选型原则,二、液压支架的设计选型,影响选型的主要因素有顶板和底板岩性,
2、煤层可采厚度,煤层倾角,煤层瓦斯含量等。 支架设计遵循五个原则： 支护强度与工作面矿压相适应； 支架架型结构与煤层赋存条件相适应； 底板的比压和底板的抗压强度相适应； 支架通风断面与工作面通风要求相适应； 支架与采煤机、输送机等设备相匹配。,2011.8,液压支架选型和配套,第5页,2.采场围岩,二、液压支架的设计选型,采场围岩： 煤层上方的顶板(伪顶、直接顶、基本顶) 煤层下方的直接底板它的力学和运动特征对工作面支护选型和支护参数选择至关重要。,2011.8,液压支架选型和配套,第6页,2.1 顶板分类,二、液压支架的设计选型,煤炭行业标准MT554-1996缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类 直
3、接顶稳定性分类：对直接顶的稳定性评价，是支架结构和支护参数选择的首要依据。直接顶分类的基本指标是平均直接顶初次垮落距。,2011.8,液压支架选型和配套,第7页,2.1 顶板分类,二、液压支架的设计选型,2011.8,液压支架选型和配套,第8页,2.1 顶板分类,二、液压支架的设计选型,基本顶压力显现分级：基本顶的分级指标是基本顶初次来压当量，其值由基本顶初次来压步距，直接顶充填系数N和煤层采高确定 。,2011.8,液压支架选型和配套,第9页,2.2 底板分类,二、液压支架的设计选型,煤炭行业标准MT553-1996缓倾斜煤层采煤工作面底板分类 工作面底板分类的基本指标是指底板允许的载荷强度
4、为计算标准。底板分类的辅助指标是指允许底板刚度，参考指标是指允许底板单向抗压强度。,2011.8,液压支架选型和配套,第10页,2.2 底板分类,二、液压支架的设计选型,2011.8,液压支架选型和配套,第11页,2.3 支架围岩相互作用机理,二、液压支架的设计选型,支架围岩相互关系是支架选型的依据。一是寻求支架合理的支护强度，对顶板进行有效控制，二是寻求有效的支架结构形式达到维护顶板的目的，保证工作面不片帮，不冒顶，维护工作面安全。 工作面支架是控制采场矿山压力的一个基本手段。回采工作面支架必须具备以下几个特征。一是必须具备一定的可伸缩性（让压性）；二是必须具有良好的支撑性能；三是必须具有良
5、好的防护性能。支架结构及其性能的设计必须符合回采工作面围岩运动规律，只有这样才能使支护结构设计既经济又合理。,2011.8,液压支架选型和配套,第12页,2.3 支架围岩相互作用机理,二、液压支架的设计选型,综放采场“支架-围岩”结构模型,采全高采场“支架-围岩”结构模型,2011.8,液压支架选型和配套,第13页,2.4 架型选择,二、液压支架的设计选型,架型结构：支撑式（节式和垛式）掩护式（支掩掩护式和支顶掩护式） 支撑掩护式（支顶支撑掩护式和支顶支掩支撑掩护式）根据国内使用经验，在综采工作面支架选型时，应注意的原则： 对于不稳定和中等稳定顶板，应优先选用二柱掩护式支架。 对于非常稳定和稳
6、定的难跨落顶板和周期来压强烈和十分强烈的顶板，应优先选用四柱支撑掩护式支架。 同样名义额定阻力的二柱掩护式支架支撑能力高于四柱式。 在不稳定顶板条件下使用四柱式支架应注意对机道上方的顶板控制，包括增加前柱阻力及伸缩梁等。,2011.8,液压支架选型和配套,第14页,2.5 支架支护强度、工作阻力确定,二、液压支架的设计选型,工作面液压支架支护强度的确定，是综采工作面岩层控制的研究重点之一，其目的是：使工作面岩层控制在达到最优的技术经济效果的前提下，在支架结构合理的条件下，保证支架运行的高可靠性和工作面的高产高效。 常用计算方法：经验估算法、基于顶板分类的支护强度计算方法、顶板结构理论计算方法、
7、建立在支架与围岩相互作用关系基础之上的数值模拟分析方法、类比法和现场实测等方法。,2011.8,液压支架选型和配套,第15页,2.5 支架支护强度、工作阻力确定,二、液压支架的设计选型,1.经验估算法按支架所需承受的顶板载荷与采厚近似线形关系确定：P= NM式中，P工作面所需支护强度，MPa； N支架载荷相当采高岩重，我国大多取N=68 ； 顶板岩层容重，一般取2227 kN/m3； M煤层采高，m。,2011.8,液压支架选型和配套,第16页,2.5 支架支护强度、工作阻力确定,二、液压支架的设计选型,2.基于顶板分类的支架支护强度计算方法 煤炭行业标准MT554-1996缓倾斜煤层采煤工作
8、面顶板分类附录D“顶板分类对液压支架额定支护强度的要求”，可确定支架支护强度下限。直接顶分类和基本顶分级各级基本顶支护强度下限计算公式(现场实测数据的回归公式) Ps =72.3hm+4.5Lp+78.9Bc-10.24N-62.1式中：Ps额定支护强度下限, KN/m2 hm煤层最大采高, m Lp周期来压步距, m Bc支架控顶距 , m; N直按顶与采高之比。,2011.8,液压支架选型和配套,第17页,2.5 支架支护强度、工作阻力确定,二、液压支架的设计选型,3.(浅埋深)顶板结构理论计算方法 液压支架延米支护强度的确定式中：q-松散载荷层对顶板形成结构关键层的载荷； l1-工作面周
9、期来压步距； Hk-老顶岩层厚度； Hz-直接顶岩层厚度； -老顶岩层密度； -直接顶岩层密度； L-老顶岩层断裂点距支架后端的距离。,2011.8,液压支架选型和配套,第18页,2.5 支架支护强度、工作阻力确定,二、液压支架的设计选型,4.建立在支架与围岩相互作用关系基础之上的数值模拟分析方法：采用FLAC数值计算软件进行了模拟。 5.类比法：就是列举周边相似地质条件及开采条件的矿井，从而得出所研究矿井的支护强度的合理范围的一种方法。 6.现场实测,2011.8,液压支架选型和配套,第19页,2.5 支架支护强度、工作阻力确定,二、液压支架的设计选型,综采工作面支护强度确定以后，支架的工作
10、阻力主要取决于支护顶板的控顶面积。 额定工作阻力 F PBcL/式中：P 综采工作面支护强度，KN/m2； L 支架中心距，m； Bc 控顶距，m； 支撑效率。,液压支架的支撑效率选取表,2011.8,液压支架选型和配套,第20页,2.6 支架高度确定 煤炭行业标准 MT/T556-1996“液压支架设计规范” 最大结构高度Hmax= Mmax+0.10.4 最小结构高度HminMmin-0.20.42.7 支架中心距确定 液压支架中心距有：1.25m、1.5m、1.75m、2.05m。 2.8 支架移架步距确定 与配套采煤机截深相对应。推移装置行程要大于截深。2.9 支架底板比压确定 液压支
11、架底座前端对底板比压的最大值应小于底板允许的比压值。,二、液压支架的设计选型,2011.8,液压支架选型和配套,第21页,2.10 支架主要结构确定 顶梁、掩护梁、底座、连杆机构、推移机构、抬底机构、底调机构、防护装置和立柱千斤顶。2.11 通风断面计算 采煤工作面平均有效断面s=H(Bmax+Bmin)/2 式中：H 工作面有效空间高度，m； Bmax最大控顶距，m； Bmin最小控顶距，m；2.12 支架系统设计实现液压支架的各种功能;移架速度满足快速推进的需要。,二、液压支架的设计选型,2011.8,液压支架选型和配套,第22页,工作面“三机”的配套包括液压支架、采煤机、输送机工作面中部
12、、机头机尾段和工作面设备总体布置的配套。 设备结构、尺寸的配套主要目的是在已选型设备的基础上，保证各配套设备啮合、搭接形式、尺寸合理性和各设备的优化配置，使各设备发挥出各自的能力和性能，提高成套设备的可靠性、稳定性、协调性。,三、综采工作面设备配套,2011.8,液压支架选型和配套,第23页,三、综采工作面设备配套,2011.8,液压支架选型和配套,第24页,3.1 中部配套 梁端距(端面距)：工作面支架顶梁前端到煤壁的距离。 过机空间：支架顶梁与采煤机间的安全间隙。 人行通道：主人行通道净宽度不小于500mm；薄煤层支架人行通道净高度应大于400mm。 推移连接头：长度合理，连接可靠。 安全
13、间隙：底座和推杆与运输机不干涉。 卧底量和挑顶量满足要求。 放煤(过煤)空间、前后溜中心距。,三、综采工作面设备配套,2011.8,液压支架选型和配套,第25页,3.1 中部配套 “三机”中部断面配套图,三、综采工作面设备配套,2011.8,液压支架选型和配套,第26页,3.1 中部配套 “三机”中部断面配套图,三、综采工作面设备配套,2011.8,液压支架选型和配套,第27页,3.2 机头、机尾过渡段配套 工作面机头尾过渡段“三机”配套图,三、综采工作面设备配套,机头、机尾过渡段由于有电机、减速器等设备，纵向尺寸较宽，推移梁耳座比工作面中部架耳座滞后，这样要求过渡架滞后布置。,2011.8,
14、液压支架选型和配套,第28页,3.3 工作面设备总体布置的配套 综采工作面平面布置图（巷道断面尺寸、工作面长度） 转载机布置定位；机头卸载高度 ；校核机头、机尾三角煤；确保工作面运输机头尾在支架的保护之下；确定好运输机铺设长度、液压支架数量。,三、综采工作面设备配套,2011.8,液压支架选型和配套,第29页,3.3 工作面设备总体布置的配套工作面“三机”平面配套图,三、综采工作面设备配套,2011.8,液压支架选型和配套,第30页,3.4 综放工作面设备的配套工作面“三机”平面配套图,三、综采工作面设备配套,2011.8,液压支架选型和配套,第31页,3.4 综放工作面设备的配套工作面“三机”断面配套图,三、综采工作面设备配套,2011.8,液压支架选型和配套,第32页,谢谢！,
