關(guān)于艾維爾溝煤礦液壓支架選型設(shè)計(jì)

【摘 要】通過對(duì)艾維爾溝煤礦的地質(zhì)條件進(jìn)行分析，采用冒落充填法和經(jīng)驗(yàn)法對(duì)液壓支架強(qiáng)度進(jìn)行了確定，并確定液壓支架的架型、工作阻力及主要參數(shù)。

【關(guān)鍵詞】液壓支架 支護(hù)強(qiáng)度 放頂煤

一、前言

液壓支架是一種煤礦機(jī)械，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但可操作性強(qiáng)。液壓支架是綜采工作面的重要配套設(shè)備之一，它與滾筒采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)稱為綜采成套設(shè)備三大件（如下圖所示），另外還與轉(zhuǎn)載機(jī)和乳化液泵站等配套使用，實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化。

圖1 煤礦工作面設(shè)備布置圖

在綜采工作面回采工程中，為了防止頂板過早塌落，維持一個(gè)不定期的工作空間，保證工人安全，維護(hù)各種作業(yè)的正常工作，必須對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)，而液壓支架能夠可靠有效地支撐和控制工作面的頂板，隔離采空區(qū)，并能實(shí)現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機(jī)等一整套工序，所以它負(fù)擔(dān)著控制管理頂板、維護(hù)正常工作空間、保護(hù)人員及設(shè)備安全的重要任務(wù)，并為工作面產(chǎn)量和效率迅速提高奠定基礎(chǔ)。

液壓支架的選型與煤礦的地質(zhì)條件有關(guān)，具體結(jié)構(gòu)還要與采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)的結(jié)構(gòu)和位置有關(guān)，因此液壓支架的設(shè)計(jì)是一個(gè)全系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

二、地質(zhì)條件

新疆焦煤集團(tuán)艾維爾溝煤礦15112工作面位于5#煤層南翼，回風(fēng)巷開口底板標(biāo)高位于+1755m水平，走向長度1430米，寬度4.2米，下幫高度2.8米。運(yùn)輸巷開口底板標(biāo)高位于+1683m水平，走向長度1423米，寬度 4.9米。工作面走向長度1200米，采高4.5米，支架寬1.5米，煤層傾角38°以下，正傾斜開采，開切眼長度257米，預(yù)計(jì)工作面礦壓參數(shù)參考表（見表1）：

三、液壓支架選型

（一）支護(hù)高度的確定

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告上的鉆孔資料，15112工作面位于5#煤層南翼采區(qū)煤層厚度較大，煤層厚度在2.7～4.5m之間，平均厚度3.6m，根據(jù)各煤層所占比例及支架立柱的伸縮比，液壓支架的支護(hù)高度確定為2.2m到4.5m。

（二）架型的確定

根據(jù)該煤礦的煤層賦存條件，采煤方法確定為綜合機(jī)械化一次采全高采煤工藝，回采工作面采用后退式；工作面頂板管理采用全部垮落法。液壓支架形式確定為四柱支撐掩護(hù)式。

其主要優(yōu)點(diǎn)如下：

1.生產(chǎn)能力大，一個(gè)長壁綜采工作面生產(chǎn)能力可以達(dá)到300萬t/a左右，礦井效益好。

2.安全可靠。長壁綜采利用液壓支架護(hù)頂，支護(hù)強(qiáng)度高，工作面操作空間大，且安全性高。

3.資源回收率高。長壁綜采能實(shí)現(xiàn)全部垮落法管理頂板，煤炭回收率高。

4.機(jī)械化程度高，可以大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有助于減人增效。

（三）工作阻力的確定

1.按冒落充填法進(jìn)行計(jì)算

支護(hù)強(qiáng)度：Ps=n*H*γ/[Kp-1]

式中：Ps支護(hù)強(qiáng)度，KN/ ㎡

H采煤高度，4.3m

Kp-碎漲系數(shù)，取1.25

n——支架受力不均勻系數(shù)，根據(jù)煤層取1.8

γ——頂板巖石容重 ，2.5t/ m3

代入上式

支護(hù)強(qiáng)度Ps =1.8×4.3/（1.25-1） ×2.5×9.8=758.5KN/㎡

液壓支架工作阻力Qs= Ps·（Bc·Sc）

式中：Qs——支架工作阻力，KN

Ps——支護(hù)強(qiáng)度，KN/ ㎡

Bc——支架控頂距離，5.0m

Sc——支架中心距，1. 5m

液壓支架工作阻力Qs=758.5×5.0×1.5=5689KN

2.按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算

Ps =nrH

式中：Ps——支護(hù)強(qiáng)度，MPa；

n——計(jì)算參數(shù)，原蘇聯(lián)取7～10，此處取7；

r——巖石容重，t/m3，取2.5；

H——支架最大支護(hù)高度m，4.5。

則Ps =7×2.5×4.5×9.8=771.75KN/㎡

則 液壓支架工作阻力Qs= Ps·（Bc·Sc）

式中： Qs——支架工作阻力，KN

Ps——支護(hù)強(qiáng)度，KN/ ㎡

Bc——支架控頂距離，5m

Sc——支架中心距，1.5m

液壓支架工作阻力Qs=771.75×（5×1. 5）=5788KN

以上二種計(jì)算方法相比較，工作阻力相差不大，液壓支架的工作阻力取5800KN，為了能兼顧各礦井的需求，建議選用ZZ6400/22/45的支架。

四、工作面設(shè)備

通過對(duì)同礦區(qū)的其他煤礦綜采工作面調(diào)研考察，以及尊重礦方操作工人的使用設(shè)備習(xí)慣，對(duì)艾維爾溝煤礦配套設(shè)備綜合考慮，最后確定設(shè)備為：

采煤機(jī)：MG400/930-WD

刮板運(yùn)輸機(jī)：SGZ800/800

轉(zhuǎn)載機(jī)：SZZ730/110

破碎機(jī)：PLM1000

中間支架：ZZ6400/22/45

過渡支架：ZZG6400/22/45

五、液壓支架設(shè)備

液壓支架參數(shù)的確定

考慮到該工作面傾角大，操作方式為鄰架手動(dòng)操作，配置防倒放滑結(jié)構(gòu)。液壓支架的主要技術(shù)參數(shù)具體如下：

（一）支架形式： 四柱支撐掩護(hù)式液壓支架

六、結(jié)束語

該煤礦其他工作面采用的液壓支架工作阻力選擇，在實(shí)際工作中顯現(xiàn)出了阻力較低的缺陷，因此此次增大了工作阻力，為了兼顧其他工作面，最終選擇的液壓支架型號(hào)是ZZ6400/22/45。

該設(shè)備配置了前梁帶活動(dòng)側(cè)護(hù)板，其實(shí)從使用情況看，經(jīng)濟(jì)效益不太明顯。從技術(shù)角度看，頂板容易鼓包，使用前梁上下擺動(dòng)可以將頂板鏟平，但也給活動(dòng)側(cè)護(hù)板帶來了巨大的損壞環(huán)境，因此以后可以考慮取消前梁活動(dòng)側(cè)護(hù)板結(jié)構(gòu)。

本文通過對(duì)艾維爾溝煤礦的地質(zhì)條件進(jìn)行分析，采用冒落充填法和經(jīng)驗(yàn)法對(duì)液壓支架強(qiáng)度進(jìn)行了確定，并確定液壓支架的架型、工作阻力及主要參數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王國法.液壓支架技術(shù)[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社. 1999.

[2]任曉東，于海亭，張銀亮. 韓家灣煤礦綜采工作面液壓支架研制[J].煤礦開采，2008（10）：66-68

[3]高小峰，孔杰，薛華俊，等. 黑梁煤礦綜采工作面液壓支架選型設(shè)計(jì)研究[J].山西建筑， 2013（2）：69-71

作者簡介：

朱慶波（1982-），男，漢族，山東臨邑人，中級(jí)工程師，碩士，畢業(yè)于新疆大學(xué)，研究方向?yàn)闄C(jī)械制造及自動(dòng)化專業(yè)，一直從事液壓支架設(shè)備研究設(shè)計(jì)工作。