《放顶煤液压支架选型及参数选择研究说课讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《放顶煤液压支架选型及参数选择研究说课讲解（140页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、放顶煤工作面液压支架选型及参数选择研究,主讲：孟宪锐 教授 中国矿业大学（北京） L相当于B岩块（悬露的岩块）的长度，m； h老顶岩层厚度，m； SB岩块的下沉量，m； 、 岩块的破断角与内摩擦角，（）。,2）由老顶破断岩块结构的变形失稳估算顶板压力。 为了限制顶板下沉量所作用于支架上的顶板压力为： 实测所得回采工作面顶板下沉量，m； 要求控制的回采工作面顶板下沉量，m； 顶板下沉量为 时，老顶在控顶距范围内的作用压力（ ）, -为控顶距,2.2.1.3 威尔逊估算法 英国学者威尔逊（Wilson）在估算顶板压力时只考虑直接顶的形状与载荷，鉴于载荷作用力的位置与支架可能形成的最大反力的作用位置
2、不一定一致，从而引起由于支架与围岩相互平衡而产生的附加力的概念。 直接顶的形状由垮落角决定，因为直接顶形状不同，顶板压力Q1的作用点也就发生变化，如a作用于前方，而b则作用于后方。整个支架可视为一反作用力P。这样P 与Q1位置上的差异而形成了附加力Q3。其关系为：,2.2.1.3 威尔逊估算法 由于垮落角的不同，将导致Q3作用位置的不同。因而，威尔逊将直接顶分为以下几类： 顶板较破碎 a=900 破碎顶板 a=750 中等稳定顶板 a=600 稳定顶板 a=450 坚硬顶板 a=300 这种计算法，实际上已考虑了“支架围岩”相互作用导致顶板的作用力。显然，它将随支架架型（即P力的作用位置）及顶
3、板完整状态而变化。因此，Q3是一个不定值。此法对决定支架工作阻力较为实用。,2.2.1.4 实测法 即测定工作面支架上实际承受的载荷。从一定意义上所测得的载荷应是前述的的结果，一方面反映了顶板压力的作用，同时又反映了支架性能及支架与围岩相互接触状态。因此，实测可能获得结果如下： 1）测定的载荷不可能超过支架的额定工作阻力； 2）在顶板比较完整时，一般支架均有可能达到设计额定载荷（主要由于老顶回转变形所致）； 3）当顶板比较破碎时，由于支架接顶不好，即使顶板压力比较大也难于在支架上得到反映。 因此，在使用实际测定的载荷时必须记录当时的顶板状态，只有在顶板状态良好时该数据才有参考价值。,岩石自重法
4、 动载系数法 载荷折算法 老顶来压步距法 支架工作特性法 实测统计法,2.2.2 一般支架工作阻力的确定 方法,2.2.3 放顶煤综采工作面顶板压力的估算,拱拱组合结构 拱拱砌体梁组合结构 拱传递梁组合结构 台阶式悬臂梁砌体梁组合结构 台阶式悬臂悬臂组合结构,根据前述放顶煤开采矿压特点及十多年来的实践经验，我国放顶煤工作面时间支架载荷一般都不大于开采单一煤层的支架载荷。因此，放顶煤开采支架工作阻力的确定应与放顶煤开采的实践和理论相结合，求出合理的支架工作阻力。 在有关支架与围岩关系的论述中，对放顶煤工作面的载荷计算提出了一些具体方法和公式，为工作面支架阻力的正确选取提供了理论依据。,2.2.4
5、. 放顶煤开采支架的工作阻力确定,放顶煤支架工作阻力的确定 1). 利用煤岩组合特征估算法 拱-拱组合结构 拱-拱砌体梁组合结构,拱传递梁组合结构 台阶式悬臂-砌体梁组合结构 台阶式悬臂-悬梁组合结构,: 支架通过顶煤,直接顶对基本顶破断时施加的力 l : 控顶距 :悬梁自身单位长度重力 L: 周期来压步距 : 预处理的下位顶板厚度 : 岩体抗拉强度,2). 动载系数法 :动载系数 : 来压时支架时间加权平均工作阻力 :支架时间加权平均工作阻力 :安全系数,取 1.2,3). 实测统计法 :实测统计平均差,400600KN/架,4 ) . 放顶煤支架载荷特征 支架初撑力小(额定值的51%) 支
6、架工作阻力小(额定值的55.3%) 支架载荷平均相当于1.87倍采高覆岩的重量 支架前柱工作阻力大于后柱(1.16倍) 支架动载系数小(平均为1.29) 降阻运行特征占12.5%,3.工作面液压支架选型,综采工作面的设备选型是很重要很复杂的工作，其中液压支架受矿山地质条件的影响最大。因此，在设备选型中，液压支架架型及其主要参数的选择，必须与矿山地质条件相适应。 液压支架选型不仅包括支架的架型及额定工作阻力，支护强度等参数，而且涉及顶梁、护帮、底座、侧推及阀组等主要部件的选型及其参数的决定。,3.1 支架各部件的结构与选择 支架的立柱与伸缩比 支架的顶梁与控顶距和覆盖率 支架的底座及类型 支架的
7、掩护梁及护帮装置 支架的推移装置 支架的防倒防滑装置 支架控制系统,支架的立柱与伸缩比,一般采用能升降活柱的双作用立柱，分单伸缩、双伸缩两种，可根据要求的伸缩量占立柱总长之比来选用，其伸缩调高方式又分液压式及机械式。对立柱的要求主要为： （1）立柱的伸缩量要符合全部采高变化范围及卸载降柱量的需要。在采高约1m时应使用双作用双伸缩立柱，其伸缩范围为0.751.45m。在层厚1.23m时一般用单伸缩立柱； （2）立柱的轴向载荷达到1.5倍额定载荷时及偏载（偏心2cm）达到2/3额定载荷时应具有侧向弯曲的稳定性。立柱的锁紧环应能承受1.5倍正常载荷； （3）立柱应在乳化液为1.5倍正常压力时保持良好
8、密封，在井下条件的一次使用期不少于2a； （4）立柱应能抗腐蚀及煤、岩抛砸时免受机械损伤； （5）立柱上下球面应能满足调角需要，一般纵向为230，横向为180，立柱与顶梁及底座的联结应能承受冲击及根据特殊要求承受一定的拉伸载荷； （6）立柱的液压通路联接应简易，要能迫降。,支架的立柱与伸缩比,支架伸缩比（K）是支架最大结构高度HZmax与最小结构高度HZmin的比值。伸缩比越大，支架对煤层厚度变化的适应能力也就越大。单伸缩立柱的支架，K不小于1.6；若K 大于1.6，需加长段或采用双伸缩立柱。通常，薄煤层支架的K值为2.53.0；中厚煤层支架K不小于1.41.6，掩护式支架K值大，可达3.0，
9、支撑掩护式支架可达2.02.5。,支架的顶梁与控顶距和覆盖率,液压支架的顶梁又分为前、后梁的铰接梁及整体顶梁两种。为有效地支护端面顶板而设置有前探梁，伸缩梁及折叠梁多种辅助顶梁。,一般对顶梁的要求为： （1）顶梁宽度应满足护顶要求，顶梁的间隙不应大于1020cm，掩护式及支撑掩护式支架的主梁应有在任何状态下均能主动掩盖间隙，防止漏矸的侧护板； （2）梁的前端应为圆弧形，以便铺金属网及当顶板稍有不平时也能擦顶前移； （3）梁前端可做成弹性上挠或有主动支撑的前探梁，以改善端部接顶状况； （4）合力点前后顶梁长度比大致为2：1，悬梁长不应大于1.8m； （5）顶梁受载达1.1倍额定载荷，并在最不利的
10、分布情况下，仍能保持其应有的抗弯能力； （6）顶梁上应设有挂孔或吊勾以备使用。,支架的顶梁与控顶距和覆盖率,顶梁及侧护板的结构类型有如下几种： （1）刚性顶梁（图a）。这种顶梁结构简单，重量较轻，造价低，但对顶板不平性的适应能力差，接顶不够理想。刚性顶梁多用于顶板比较平整，或轻型支架和薄煤层上。 （2）铰接式顶梁（图b）。前梁在前梁千斤顶作用下可绕销轴向上和向下各摆动大约20o左右。这种顶梁的接顶性好，也加大了靠近煤壁顶板的支撑能力。前梁千斤顶的承载回路上多用较大流量安全阀，以提高支架初撑时的梁端支撑能力。 （3）伸缩铰接顶梁（图c）。它是在铰接顶梁的前梁上又套上（或插入）一个可伸缩的梁，其行
11、程为采煤机的截深。这种顶梁除具有铰接顶梁的优点外，对于煤壁片帮而暴露出的顶板可超前支护。前梁或刚性顶梁的前端，往往做成圆弧形，其作用是当铺顶网时不致将网撕破,侧护板: 掩护式和支撑掩护式支架的主梁、掩护梁两侧都有侧护板，图中a、b两种应用广泛，但a种在支架撑紧时不能伸缩。c种仅一侧活动，另一侧为固定（a、b两种也有），当煤层倾角很小时，用这种形式可以简化结构、减轻重量、降低造价。c图右侧活动侧护板为折页式结构，其优点是侧护板受力比a、b两种好，不会因变形而卡死，其缺点是三角区的碎矸石极易掉入工作空间。,支架的顶梁与控顶距和覆盖率,支架的控顶距为顶梁长度与梁端距之和。支架覆盖率是支架顶梁面积与控
12、顶面积之比值，覆盖率应满足顶板要求：不稳定顶板不小于8595%；中等稳定顶板不小于7585；稳定顶板不小于6070。,支架的底座及类型 为防止支柱压入底板及适应底板的不平程度，液压支架的底座有：底鞋、分底座、门形底座、整体刚性底座等多种类型。一般对底座的要求为： （1）底座前端对底板造成的载荷集度一般不大于0.4MPa，在压入底板极限深度达20cm时能予抬起，且移架时不发生压入底板现象，必要时可采用插底式底座； （2）当底板不平达30cm高时，底座不应有残余变形，在超载为1.1倍正常载荷且分布最为不利时，刚性底座仍具有规定抗弯能力； （3）架间有不小于30cm30cm的通向采空区的出矸口； （
13、4）移架缸的推力一般不应小于70KN，拉力达200300KN，不受横向载荷，移架缸的偏移量，一般向上25cm，向下15cm，在水平方向可不垂直于输送机而倾斜13o； （5）移架千斤顶能将输送机推至距煤壁达5cm，目前移架距可达100cm； （6）底座高度不大且无尖角，便于行人，并装有吊环。,支架的底座及类型,支架底座一般分为如下两种类型： 1）整体底座。支撑立柱的两半个底座在底面、后面等处被焊接在一起，形成了一个整体的刚性结构。其优点是掉入推移机构槽子里的浮煤碎矸不易清理，影响推移机构的伸缩，另外，当底座陷入底板时不能自拔。 2）分离底座。底座的两半个底箱在前部的上面通过一根横梁，将它们铰接起
14、来，支架的后连杆必须是分体的。其优点是对底板起伏的适应性强，改善了底座、连杆的受力状况，便于排矸，当底座陷入底板后，可一柱支撑，另一柱提起而将一半底座从底板中拉出。,支架的掩护梁及护帮装置 掩护梁与底座的连接方式一般有单铰及双铰（即四连杆连接）。对掩护梁的一般要求为： （1）当顶板有凹凸不平时，掩护梁应能承受扭力； （2）架间应有相互可伸缩的侧护板以遮盖架间间隙，侧护板的边沿应为直角，侧护板的宽度应比伸缩量大10cm； （3）可伸缩侧护板应装有双作用的液压千斤顶； （4）掩护梁与支柱的连接应能承受相应于支柱迫降力的拉伸力，以利于拆卸； （5）掩护梁应使大块矸石能在上面滑动。,支架的掩护梁及护帮
15、装置,根据煤层软硬程度，采高超过2.52.8m时，应选用带护帮装置的支架，避免煤壁垮落伤人和损坏设备。护帮装置如图所示。图中a、b只能护帮，而图c的挑梁在千斤顶作用下，不但可以护帮，而且还可以超前支护因片帮而暴露出的顶板，作为伸缩梁使用，但同时只能起一个作用。,支架的推移装置,支架的推移装置,推移装置的作用是移架和推溜。一般有如下四种： 1）普通结构的推移装置（图a）。推移千斤顶的活塞杆和缸体分别与输送机和支架底座（D）相铰接。总是推溜力大，移架力小。目前应用不多。 2）长框架式推移装置（图b）。千斤顶的活塞杆与支架底座前端铰接，缸体与长框架K铰接，框架的另一端与输送机铰接。总是移架力大，推溜
16、力小。这种推移装置既可用于整体底座，也可用于分离底座。其缺点是框架易弯曲。这种装置的千斤顶斜置，移架时的向上分力可将支架底座前端抬起，有利于越过台阶或凹坑。 3）短框架式推移装置（图c）。其原理和优点与长框架式相同。但因它框架较短，改善了框架的受力，不易发生弯曲。 4）浮动活塞式推移装置（图d）。这种推移装置结构简单，又能满足要求，目前应用最多。推移千斤顶的活塞杆与活塞轴向不固定，推溜时缸的后腔进压力液，先将活塞推到缸口，然后活塞杆才移动推溜；移架时缸的前腔进压力液，缸的环形面积受液压力而移架。这种推移装置只能用于整体底座支架。另外，缸的径向尺寸大，利用率低；缸的轴向尺寸也较大。,支架的推移装置,推移装置的推溜力一般为100150KN。移架力与架型、重量、顶板性质、采高等有关，一般: 薄煤层支架为100150KN， 中厚煤层支架为150300KN， 厚
