煤層綜采面支架選型計算范文

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《煤礦現代化雜志》2014年第四期

1極薄煤層綜采緩沉采場支護強度設計

緩沉覆巖運動如果不加強控制，常常緩慢下沉與底板接觸，這種情況不利于極薄煤層開采，因為緩沉造成頂板下沉量過大，減少了有效空間。通常對這類頂板采取加強支護的措施，尤其是增加后排的支護強度，使其在“限定變形”狀態下工作，控制頂板下沉。

1.1緩沉采場下的支護強度某礦區極薄煤層綜采開采厚度為0.6~0.8m，為了保證盡可能大的采場空間，對支架采取“限定變形”的工作方式，控制頂板的下沉量。根據極薄煤層單體工作面礦壓觀測，某礦區各極薄煤層采場頂板平均下沉量大多在60~100mm，如此大的下沉量對于綜采是不合適的，初步確定限定下沉量30mm。

1.2支架額定工作阻力的確定根據上面的計算，極薄煤層需要的支護強度應不低于0.394MPa。支架中心距1.5m，控頂距3.68m計算，則每架支架的工作阻力P：對于掩護式支架，初撐力應盡量高些，根據某礦區薄煤層的實際頂板條件，初撐力應不小于工作力的80%，即支架初撐力應大于。

2極薄煤層緩沉采場液壓支架關鍵參數分析

液壓支架應有良好的結構功能和支護性能，能及時支護頂板，有效地支撐頂板，防止端面頂板冒漏，具有較大的通風斷面。

2.1極薄煤層綜采液壓支架參數確定

2.1.1架型確定某礦區各層煤工作面頂板分類為Ⅰ級2類，底板屬Ⅲb類底板（較軟）。依據中華人民共和國煤炭行業標準MT554-1996《緩傾斜煤層采煤工作面頂板分類》，該煤層圍巖屬易于控制的圍巖組合類型。某礦區有堅硬直接頂的煤層和工作面相當少，并且根據某礦區的賦存條件，沒有十分堅硬難垮的直接頂工作面，大多能隨支柱回撤垮落，只是個別砂巖工作面垮落后有懸頂，礦壓顯現較明顯而已，類似這樣的頂板，采用二柱掩護式支架是完全可行的。所以，最終選擇二柱支頂式掩護式支架。

2.1.2支架額定工作阻力確定支架額定工作阻力的確定詳見2.2節，定為2400kN/架。

2.1.3支架合理高度確定液壓支架結構高度的確定遵行下述規則：（1）液壓支架最小結構高度等于最小煤層厚度減去一定的余量。對于中厚煤層，余量取為0.25~0.35m；薄煤層取0.15~0.25m；極薄煤層可適當減少。（2）液壓支架最大結構高度等于煤層最大開采厚度加上一個余量。對于中厚、厚煤層余量為0.15~0.25m；薄煤層取0.08~0.12m，存在偽頂時，還要加上偽頂高度。（3）液壓支架結構應符合MT169-87規定的系列值。最大結構高度系列（單位：m）：1.2，1.3，1.5，1.7，2.0，2.2，2.5，2.8，3.2，3.5，3.8，4.2，4.5，4.7，5.0，5.3最小結構高度系列（單位：m）．0.5，0.55，0.6，0.7，0.8，1.0，1.2，1.3，1.4，1.6，1.7，1.8，2.0，2.2，2.5，2.8，3.2（4）對于掩護式液壓支架，推薦最大、最小結構高度采用以下組配系列：0.5/1.2，0.6/1.5，0.7/1.7，0.8/2.0，1.0/2.5，1.2/2.8，1.4/3.2，1.6/3.5，1.7/3.8，1.8/4.2，2.0/4.5，2.2/4.7，2.5/5.0支架合理高度受多種因素制約，主要與煤壁片幫狀況、支架穩定性等有關。據斌郎煤礦極薄煤層現場實際情況，煤層平均厚度0.6~0.8m。綜合上述因素，推薦采用支架結構高度系列0.5/1.2。

2.1.4支架寬度確定支架寬度直接影響到支架的穩定性，因此支架寬一些好。但支架寬度還要受到與其配套設備及運輸的制約，目前支架寬度主要有兩種規格：中心距1.25m和1.5m；兩種規格相比主要有以下優點：（1）可選取更大的采高范圍，提高煤炭回收率。（2）三機容易配套。（3）支架穩定性更好。由于支架高度小，基本不受運輸條件的制約，因此，支架寬度確定為1.5m。

2.1.5通風斷面要求目前某公司所屬各礦薄煤層工作面配風量大多在300~500m3/min，根據《煤礦安全規程》規定，工作面最高風速不超過4m/s，因此液壓支架的通風斷面不能小于：

2.1.6頂梁的確定頂梁是支護頂板一定面積的直接承載部件，并為立柱、掩護梁、護頂裝置等提供必要的連接點。它不但要有一定的剛度，而且面積要盡可能加大，使頂梁對頂板的覆蓋率高。同時，要求頂梁能適應頂板變化，與頂板接觸壓力分布均勻，避免因局部接頂，造成集中載荷，損壞支架。頂梁長度與支護阻力、頂板條件的關系如表1所示。由于極薄煤層空間狹小，支架空間不僅要考慮礦壓因素的影響，還要足夠的通風斷面。綜合考慮某極薄煤層直接頂、基本頂情況、支架支護阻力的大小以及通風斷面的要求，頂梁長度取3~4m較為合適。根據選型結果，頂梁采用整體結構。

2.1.7底座結構根據選型結果，整體底座結果為最優，盡可能增加底座面積對防止鉆底是有利的，應防止底座前端比壓過大造成前端易陷入。但對于極薄煤層，使用體式支架更能有效增加采場空間。底座長度及寬度均可以按標準設計，為保證移架時，相鄰底座間不擠卡，移架順利，必須留有安全間隙，其值一般不小于150mm。如果支架中心距選1.25m，則底座寬不應小于1.05m。底座對底板的平均比壓不超過去1.5MPa。

2.2極薄煤層綜采液壓支架選型結果支架選型是指針對具體頂板巖層組成情況和頂板類型選擇液壓支架架型不同的架型。不僅包括支架的架型和支護強度，額定工作阻力等參數，而且涉及頂梁、底座、側推及閥組、護幫等主要部件的選型及其參數的確定。影響液壓支架選型的因素很多，而且各個因素按其影響大小具有一定的順序。如圖2所示。綜上研究，某煤電公司依據上述數據，研制了ZY2400/5.5/12掩護式液壓支架。技術參數見表2。

3結論

（1）為了控制頂板過大的下沉量，極薄煤層綜采液壓支架應采用“限定變形”來控制和管理頂板。（2）根據支架與圍的關系，建立了支架“限定變形”的支護強度位態方程，并得到連續緩沉采場支架合理額定工作阻力為2400kN/架。通過模擬計算，判定支護參數合理。（3）依據極薄煤層特殊地質、開采條件，對液壓支架關鍵參數進行確定，最終選定ZY2400/5.5/12掩護式液壓支架。

作者：仝志宏單位：山西焦煤西山煤電集團公司屯蘭礦