小莊煤礦特厚煤層液壓支架的選型設(shè)計(jì)

劉曉衛(wèi) 李秉天

摘 要：在小莊煤礦特厚煤層方面，傳統(tǒng)的支架形式已經(jīng)不能滿足工作要求，因此，在未來工作中應(yīng)制定完善的工作方案，遵循科學(xué)化的原則，正確開展液壓支架的選型設(shè)計(jì)活動(dòng)，彌補(bǔ)小莊煤礦特厚煤層的生產(chǎn)缺陷，改善相關(guān)的支架形式。針對(duì)于此，文章分析小莊煤礦特厚煤層的情況，提出關(guān)于液壓支架的選型設(shè)計(jì)原則與措施，為其后續(xù)的使用夯實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：小莊煤礦特厚煤層；液壓支架；選型設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TD355.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）20-0076-02

Abstract： In the extra thick coal seam in Xiaozhuang Coal Mine， the traditional support form can no longer meet the requirements of the work. Therefore， in the future work， we should formulate a perfect work plan， follow the scientific principle， and correctly carry out the selection and design activities of hydraulic support. Make up for the production defects of extra-thick coal seam in Xiaozhuang Coal Mine and improve the relevant support form. In view of this phenomenon， the following paper makes an analysis of the extra-thick coal seamin Xiaozhuang Coal Mine， puts forward principles and measures for the hydraulic support selection design， to consolidate the foundation for its subsequent use.

Keywords： extra thick coal seam in Xiaozhuang Coal Mine； hydraulic support； selection design

在小莊煤礦特厚煤層的液壓支架選型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，應(yīng)樹立正確的觀念意識(shí)，通過科學(xué)合理的方式開展相關(guān)選擇與設(shè)計(jì)活動(dòng)，以此提升液壓支架的應(yīng)用效果，滿足當(dāng)前的高質(zhì)量液壓支架的使用要求，達(dá)到預(yù)期的工作目標(biāo)。

1 案例分析

小莊煤礦的主要位置就是東北塬區(qū)，是極塬的重要組成部分，可以劃分成為黃土塬以及河谷平川區(qū)域，具有開闊性的特點(diǎn)，海拔1000米到1200米，涇河合谷方面的高程是850米到870米之間，西部區(qū)域的邊緣屬于涇河的河谷。紅崖河與相關(guān)的煤礦東南區(qū)域相互臨近，匯入到?jīng)芎訁^(qū)域，煤礦范圍之內(nèi)，最高區(qū)域的高程是1177米，最低區(qū)域的高程是843米，相對(duì)之間的高差是334米。在該區(qū)域的煤礦特厚煤層的開發(fā)工作中，礦壓很高，很容易誘發(fā)頂板下沉的現(xiàn)象，液壓支架難以發(fā)揮出保護(hù)性作用，既有的支架已經(jīng)發(fā)生了四連桿銷軸斷裂問題，且連接孔已經(jīng)開始拉長(zhǎng)，立柱區(qū)域的柱頭結(jié)構(gòu)與定量結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了變形的現(xiàn)象，連接耳也會(huì)出現(xiàn)撕裂的現(xiàn)象。對(duì)于工作面相關(guān)的運(yùn)輸巷道而言，已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的變形問題。為更好的解決相應(yīng)問題，應(yīng)正確的開展液壓支架的選型設(shè)計(jì)活動(dòng)，結(jié)合具體的要求與特點(diǎn)等對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以此將不同的選型設(shè)計(jì)作用發(fā)揮出來。

2 小莊煤礦特厚煤層液壓支架的選型設(shè)計(jì)

2.1 選型措施

近年來在我國放頂煤開采技術(shù)快速發(fā)展的進(jìn)程中，多數(shù)研究者已經(jīng)開始重視綜合開采支架方面與圍巖方面的研究，在液壓支架選型方面，應(yīng)該全面的考慮到懸頂距的情況，明確支架合力作用點(diǎn)與相關(guān)的煤壁具體的距離，全面分析支架的水平作用力狀況，并合理分析垂直作用力。在選型的工作中應(yīng)該盡量的減少懸頂距促使水平類型與垂直類型作用力的全面提升，在一定程度上可以將合力作用點(diǎn)的位置與相關(guān)的煤壁接近。在工作面范圍之內(nèi)的支架，可使用側(cè)護(hù)板對(duì)間隙進(jìn)行合理的封閉處理，在使用期間支架很容易出現(xiàn)扭斜的現(xiàn)象，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)變形現(xiàn)象，也容易發(fā)生伸縮困難的問題，所以，在選型工作中，應(yīng)該確保支架與相關(guān)的刮板運(yùn)輸機(jī)設(shè)備之間，處于垂直的狀態(tài)[1]。

當(dāng)前在綜合工作面方面，供給選擇的支架類型主要就是四柱正連桿地位放頂煤類型、反四連桿類型與兩柱掩護(hù)類型、單擺桿類型以及組合類型的液壓支架。而在小莊煤礦特厚煤層的液壓支架選型工作中，可以選擇目前廣泛使用的四柱正連桿支撐掩護(hù)類型或是兩柱掩護(hù)類型的設(shè)備，可通過相關(guān)液壓支架的選擇與使用，促使相關(guān)設(shè)備的合理使用。

支撐掩護(hù)類型的液壓支架，不僅具有支撐功能，還有掩護(hù)的優(yōu)勢(shì)，頂梁區(qū)域比較長(zhǎng)，所以頂板方面的支撐力很高，且多數(shù)支撐力均集中在定量的后端區(qū)域，切頂力很高，因?yàn)槭褂昧搜谧o(hù)梁體以及四連桿，應(yīng)用性能很好，能夠承受很高的來自于煤壁區(qū)域的推力，穩(wěn)定性很高。當(dāng)前在實(shí)際工作中，主要使用四柱正連桿地位放頂類型的液壓支架，主要因?yàn)榇祟惣夹g(shù)的應(yīng)用時(shí)間很長(zhǎng)，相比較很成熟，且適應(yīng)能力高。與此同時(shí)，在相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新方面，存在很大的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于兩柱掩護(hù)類型的放頂煤液壓支架而言，雖然已經(jīng)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)支架的缺陷，但是，在復(fù)雜區(qū)域之內(nèi)使用還存在很多的適應(yīng)性問題，所以，在選型的過程中應(yīng)該選擇四柱正連桿地位放頂類型的液壓支架，開展相關(guān)的設(shè)計(jì)工作[2]。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)

當(dāng)前在放頂煤支架方面，主要的架型就是四柱支撐掩護(hù)類型的液壓支架，已經(jīng)推廣了很多套，經(jīng)常使用的支架，運(yùn)作期間的阻力在3800kN到15000kN左右，機(jī)采的高度在3米到4米之間。而在四柱放頂煤支架方面，創(chuàng)新改革之后工作阻力可以提升為21000kN，有助于彌補(bǔ)傳統(tǒng)支架的不足，預(yù)防“拔后柱”的問題，最高的高度在5米左右，能夠一次性的進(jìn)行20米高度的煤層處理。在兩柱方面的放頂煤液壓支架方面，其使用期間的高度最大可以達(dá)到6.3米，最高的運(yùn)行阻力是21000kN[3]。

兩柱類型綜放支架受力方面，可以按照?qǐng)D1進(jìn)行力學(xué)結(jié)構(gòu)的研究，選擇定量區(qū)域以及掩護(hù)梁區(qū)域的隔離結(jié)構(gòu)，應(yīng)對(duì)01與O方面的力矩平衡方程，于相應(yīng)支架頂梁上形成頂板的荷載作用，作用力Q的計(jì)算公式是：

在公式中f主要就是頂梁區(qū)域與頂板區(qū)域之間的摩擦系數(shù)；h/b主要就是支架的瞬心區(qū)域；Pcos？琢主要就是承載力數(shù)值；Psin？琢主要就是立柱區(qū)域的水平分力數(shù)值；Z主要就是平衡千斤頂設(shè)備運(yùn)作的額定工作阻力；l屬于平衡千斤頂設(shè)備運(yùn)作階段支架的瞬心作用力矩?cái)?shù)值；W就是掩護(hù)梁設(shè)備的冒落煤巖作用力數(shù)值；c主要就是W數(shù)值在瞬心方面的作用力拒數(shù)值，S則是Q相關(guān)區(qū)域與O1區(qū)域之間的距離；lp主要就是立柱結(jié)構(gòu)對(duì)于相關(guān)瞬心區(qū)域的作用力拒數(shù)值。

在實(shí)際計(jì)算的工作中，對(duì)于瞬心位置的相應(yīng)h/b而言，數(shù)值很小，因此，在1/（1-fh/b）、ph/bsin？琢方面，其不會(huì)對(duì)相關(guān)的支架結(jié)構(gòu)承載力產(chǎn)生一定影響，而W則是掩護(hù)梁方面的冒落煤巖作用力，在一定程度上掩護(hù)梁也不會(huì)對(duì)承載力產(chǎn)生影響[4]。

如圖2所示，在計(jì)算各個(gè)部位工作阻力的過程中，應(yīng)樹立正確的觀念意識(shí)，采用相應(yīng)的公式合理進(jìn)行計(jì)算。

在相關(guān)的公式中，P1與P2主要就是四柱類型放頂煤液壓支架前排與后排立柱方面的工作阻力，而？琢1與？琢2代表著前排與后排立柱的傾角，l1代表著前排與后排立柱對(duì)相關(guān)O1點(diǎn)的作用力矩?cái)?shù)值，在實(shí)際選型設(shè)計(jì)的過程中，必須要根據(jù)具體的要求開展各方面計(jì)算活動(dòng)，以便于明確是否有設(shè)計(jì)方面的問題，采用正確方法開展相互之間的計(jì)算活動(dòng)[5]。

目前在液壓支架的設(shè)計(jì)領(lǐng)域中已經(jīng)開始使用相關(guān)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)方式，在一次采全高工作面的過程中，基本上會(huì)使用兩柱掩護(hù)類型的液壓支架設(shè)備。此類設(shè)備與四柱類型的支架相較，主要使用單排立柱的形式，很容易進(jìn)行單機(jī)類型的自動(dòng)化控制，在降低操作處理與升起操作處理期間，可以達(dá)到自動(dòng)化的處理目的[6]。

3 結(jié)束語

在小莊煤礦特厚煤層液壓支架的選型設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)總結(jié)豐富的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)目前的選型設(shè)計(jì)特點(diǎn)與需求等，編制出相應(yīng)的計(jì)劃內(nèi)容，改善傳統(tǒng)的液壓支架形式，在合理選型設(shè)計(jì)的情況下，將不同設(shè)計(jì)方式的作用與優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來，以此增強(qiáng)相關(guān)的設(shè)計(jì)效果，不斷的優(yōu)化特厚煤層液壓支架的選型設(shè)計(jì)方式與手段，增強(qiáng)各方面的設(shè)計(jì)工作效果與水平。

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