試述液壓支架合理選型設(shè)計(jì)

（唐山開灤鐵拓重型機(jī)械制造有限責(zé)任公司，河北唐山 063103）

1 液壓支架選型依據(jù)

筆者認(rèn)為，在采煤企業(yè)中合理的液壓支架選型是實(shí)現(xiàn)采煤工作面安全高效生產(chǎn)的保證。多年來(lái)，筆者根據(jù)工作實(shí)踐得知，液壓支架架型的選擇雖然主要取決于頂板條件，但還應(yīng)根據(jù)其它地質(zhì)條件結(jié)合各類支架的不同性能和特點(diǎn)，在生產(chǎn)中加以選擇一種較為合理的架型設(shè)計(jì)則是更為理想的?，F(xiàn)在筆者就對(duì)這方面總結(jié)下看法。

取決于煤層厚度。根據(jù)我國(guó)煤層賦存的特點(diǎn)厚度超過、頂板有側(cè)向推力或水平推力時(shí)應(yīng)選用抗扭能力強(qiáng)的支架一般不宜用支撐式支架。根據(jù)煤層的不同硬度厚度達(dá)到以上時(shí)需要選擇帶有護(hù)幫裝置的掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架。煤層厚度變化大時(shí)應(yīng)選擇調(diào)高范圍較大的掩護(hù)式或雙伸縮支柱的支架。

除此之外，還有煤礦里瓦斯的含量多少。在這方面筆者建議對(duì)瓦斯涌出量大的工作面應(yīng)符合煤礦安全規(guī)程的要求并優(yōu)先選用通風(fēng)斷面較大的支撐式和支撐掩護(hù)式支架。再比如說底板的強(qiáng)度。這主要是應(yīng)使支架對(duì)底板的裁荷集度不超過底板的允許抗壓入強(qiáng)度。

2 液壓支架選型方法

多年來(lái)，我國(guó)的一些采煤企業(yè)主要走的是較為傳統(tǒng)的選型方法，那就是分析比較法，它是根據(jù)決定支架整體及各部件類型的主要因素列出可能選擇的幾種形式。進(jìn)行比較以決定最適用的形式及其參數(shù)在選擇時(shí)也應(yīng)考慮次要因素的作用。近代發(fā)展的專家評(píng)分法就是綜合考慮各因素的影響程度，并采用專家評(píng)分法對(duì)各因素的適應(yīng)性及重要性做出評(píng)價(jià)。在這里筆者總結(jié)兩個(gè)方法，以供大家參考使用。

第一個(gè)方法是系統(tǒng)分析比較法。這種方法就是對(duì)要選擇的多種方案的各個(gè)屬性、部分、方面分別研究比較決定的方法。在實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)礦山地質(zhì)條件來(lái)分析、比較及決定支架各部分的類型及參數(shù)。其選型原則為主要根據(jù)直接頂?shù)纫蛩卮_定支架的額定工作阻力、初撐力、幾何形狀、立柱數(shù)量及位置、移架方式、頂板覆蓋率。

第二個(gè)方法是綜合評(píng)分法。根據(jù)專家研究認(rèn)為支架選型可采用下述綜合評(píng)分法。支架選型要素及評(píng)價(jià)。已知開采地質(zhì)、技術(shù)條件進(jìn)行支架選型時(shí)必須考慮各種支架對(duì)圍巖的適應(yīng)性及力學(xué)特性。支架選型時(shí)必須優(yōu)先考慮的要素有直接頂類別、老頂級(jí)別等。它可以反映支架對(duì)圍巖的適應(yīng)能力、支架的力學(xué)特性和工作特性。根據(jù)上述要素和評(píng)價(jià)可初步進(jìn)行支架選型。

3 液壓支架架型選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

單就目前來(lái)說，液壓支架架型的選擇主要有支撐式支架、支撐掩護(hù)式支架、掩護(hù)支架等類型。根據(jù)原煤炭工業(yè)部頒發(fā)的《緩傾斜煤層采煤工作面頂板分類方案》對(duì)直接頂分類、基本頂分級(jí)。直接頂為砂質(zhì)泥巖且初次跨落步距為27.4m 該直接頂屬于2 類中等穩(wěn)定頂板。計(jì)算基本頂初次來(lái)壓當(dāng)量pepe241.3lnLf-15.5N52.6hm708kPa 式中Lfhmhi---基本頂初壓步距煤層采高直接頂厚度Nhi/hm0.41。

成立于2008年的Susan Brown’s Baby蘇珊布朗寶貝是來(lái)自美國(guó)的高端護(hù)膚品牌，專注于嬰童的問題肌護(hù)理，特別適用于干性肌膚。其產(chǎn)品純天然、無(wú)添加、易吸收，富含初榨的荷荷巴油、辣木油等天然植物精華，對(duì)于嬰童的肌膚有著極強(qiáng)的保濕、鎖水和修復(fù)作用，受到了美國(guó)好萊塢眾多影星的喜愛。

3.1 液壓支架的選擇要求。

根據(jù)某礦山煤層地質(zhì)條件及礦區(qū)發(fā)展規(guī)劃的要求,選擇合理、適用的支架架型就成為企業(yè)發(fā)展綜放技術(shù)能否成功的關(guān)鍵。筆者分析，通過對(duì)目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)液壓支架的了解,對(duì)液壓支架架型提出如下要求:支架要有較高的穩(wěn)定性和抗扭性能,并配備可靠的防倒防滑系統(tǒng);回收率要高,能實(shí)現(xiàn)采放平等作業(yè);有較好的仰采、俯采性能;保證足夠的通風(fēng)斷面；放煤口通暢,操作靈活可靠等。

3.2 液壓支架工作阻力計(jì)算與確定

根據(jù)我地區(qū)某礦山首采綜放工作面具體要求,在確定液壓支架的工作阻力和支護(hù)強(qiáng)度時(shí),我們可以計(jì)算如下。

(1)按支護(hù)重量計(jì)算。根據(jù)首采工作面條件和架型可知:開采煤層計(jì)算采高h(yuǎn)1=2.5m,頂煤高度h2=3.5m,控頂距長(zhǎng)L=4.55m,折算巖層高度h3=9m,支架寬度b=1.5m,煤的容重γ=14kN/m3,巖石容重,γ1=25kN/m3。

將上述數(shù)據(jù)代入式P=K(Q1+Q2)......(1)式中,則：P--支架工作阻力,kN/架;

K--動(dòng)載系數(shù),取 K=2 ·cosα,(α 為煤層傾角,取 25°)；

Q1--頂煤重量(Q1=h2·L·b·r)；

Q2--折算巖層重量(Q2=h3·L·b·r1)；

經(jīng)計(jì)算:P=3149.7kN/架

(2)按支護(hù)強(qiáng)度折算。支護(hù)強(qiáng)度的計(jì)算依照實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)法按式q=k·n·m·r 進(jìn)行計(jì)算。式中:q--支架的支護(hù)強(qiáng)度,kN/m2；

k--安全系數(shù)，取k=1.2-1.5;

n--折算系數(shù)，n=9.768M-0.79;

M--煤層全厚，m;

γ1--巖石容重，取 25kN/m2。

經(jīng)計(jì)算, 則有：,q=1.5×9.768×6-0.79×6 ×25=533.6kN/m2=0.54MPa

按測(cè)算出的支護(hù)強(qiáng)度，支架的工作阻力應(yīng)為：P=qH(2)

式中：q--支架測(cè)算出的支護(hù)強(qiáng)度；

H--支架正常的有效支護(hù)面積；

則有：P=533.6×3.95×1.5=3161.8kN/架

通過以上計(jì)算，支架的工作阻力確定為3200kN/架。

3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在液壓支架的架型、工作阻力確定之后，結(jié)合礦上使用要求對(duì)支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了如下設(shè)想：支架總體運(yùn)輸長(zhǎng)度小于4.6m，支架重量小于11.5t，保證支架整體下井和運(yùn)輸'支架后部有足夠的空間，保證過煤高度和后部輸送機(jī)正常工作及維修；支架底座前后均設(shè)置防滑千斤頂聯(lián)接裝置，頂梁前部設(shè)置防倒千斤頂聯(lián)接裝置。

結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的液壓支架經(jīng)過30 多年的攻關(guān)，已研制開發(fā)出能滿足不同需求的各種類型的液壓支架，可適合中厚煤層一次采全高、厚與特厚煤層分層開采及放頂煤開采、薄煤層開采和傾斜煤層開采工藝的綜采技術(shù)裝備。目前我國(guó)的液壓支架正向著大型化發(fā)展，為礦井集約化生產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)保障。

[1]液壓支架計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在特厚煤層綜采工作面的應(yīng)用.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010,20，34).

[2]王國(guó)法.液壓支架技術(shù)體系研究與實(shí)踐[A].全國(guó)大型煤炭企業(yè)綜采技術(shù)發(fā)展成果集[C].2010.

[3]液壓支架虛擬仿真試驗(yàn).計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2011，,20，(9)

[4]楊培舉，劉長(zhǎng)友，金太.兩柱掩護(hù)式綜放支架的承載規(guī)律及工藝研究[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2010(04).