煤层综采面支架选型计算范文

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《煤矿现代化杂志》2014年第四期

1极薄煤层综采缓沉采场支护强度设计

缓沉覆岩运动如果不加强控制，常常缓慢下沉与底板接触，这种情况不利于极薄煤层开采，因为缓沉造成顶板下沉量过大，减少了有效空间。通常对这类顶板采取加强支护的措施，尤其是增加后排的支护强度，使其在“限定变形”状态下工作，控制顶板下沉。

1.1缓沉采场下的支护强度某矿区极薄煤层综采开采厚度为0.6~0.8m，为了保证尽可能大的采场空间，对支架采取“限定变形”的工作方式，控制顶板的下沉量。根据极薄煤层单体工作面矿压观测，某矿区各极薄煤层采场顶板平均下沉量大多在60~100mm，如此大的下沉量对于综采是不合适的，初步确定限定下沉量30mm。

1.2支架额定工作阻力的确定根据上面的计算，极薄煤层需要的支护强度应不低于0.394MPa。支架中心距1.5m，控顶距3.68m计算，则每架支架的工作阻力P：对于掩护式支架，初撑力应尽量高些，根据某矿区薄煤层的实际顶板条件，初撑力应不小于工作力的80%，即支架初撑力应大于。

2极薄煤层缓沉采场液压支架关键参数分析

液压支架应有良好的结构功能和支护性能，能及时支护顶板，有效地支撑顶板，防止端面顶板冒漏，具有较大的通风断面。

2.1极薄煤层综采液压支架参数确定

2.1.1架型确定某矿区各层煤工作面顶板分类为Ⅰ级2类，底板属Ⅲb类底板（较软）。依据中华人民共和国煤炭行业标准MT554-1996《缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类》，该煤层围岩属易于控制的围岩组合类型。某矿区有坚硬直接顶的煤层和工作面相当少，并且根据某矿区的赋存条件，没有十分坚硬难垮的直接顶工作面，大多能随支柱回撤垮落，只是个别砂岩工作面垮落后有悬顶，矿压显现较明显而已，类似这样的顶板，采用二柱掩护式支架是完全可行的。所以，最终选择二柱支顶式掩护式支架。

2.1.2支架额定工作阻力确定支架额定工作阻力的确定详见2.2节，定为2400kN/架。

2.1.3支架合理高度确定液压支架结构高度的确定遵行下述规则：（1）液压支架最小结构高度等于最小煤层厚度减去一定的余量。对于中厚煤层，余量取为0.25~0.35m；薄煤层取0.15~0.25m；极薄煤层可适当减少。（2）液压支架最大结构高度等于煤层最大开采厚度加上一个余量。对于中厚、厚煤层余量为0.15~0.25m；薄煤层取0.08~0.12m，存在伪顶时，还要加上伪顶高度。（3）液压支架结构应符合MT169-87规定的系列值。最大结构高度系列（单位：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最小结构高度系列（单位：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）对于掩护式液压支架，推荐最大、最小结构高度采用以下组配系列：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支架合理高度受多种因素制约，主要与煤壁片帮状况、支架稳定性等有关。据斌郎煤矿极薄煤层现场实际情况，煤层平均厚度0.6~0.8m。综合上述因素，推荐采用支架结构高度系列0.5/1.2。

2.1.4支架宽度确定支架宽度直接影响到支架的稳定性，因此支架宽一些好。但支架宽度还要受到与其配套设备及运输的制约，目前支架宽度主要有两种规格：中心距1.25m和1.5m；两种规格相比主要有以下优点：（1）可选取更大的采高范围，提高煤炭回收率。（2）三机容易配套。（3）支架稳定性更好。由于支架高度小，基本不受运输条件的制约，因此，支架宽度确定为1.5m。

2.1.5通风断面要求目前某公司所属各矿薄煤层工作面配风量大多在300~500m3/min，根据《煤矿安全规程》规定，工作面最高风速不超过4m/s，因此液压支架的通风断面不能小于：

2.1.6顶梁的确定顶梁是支护顶板一定面积的直接承载部件，并为立柱、掩护梁、护顶装置等提供必要的连接点。它不但要有一定的刚度，而且面积要尽可能加大，使顶梁对顶板的覆盖率高。同时，要求顶梁能适应顶板变化，与顶板接触压力分布均匀，避免因局部接顶，造成集中载荷，损坏支架。顶梁长度与支护阻力、顶板条件的关系如表1所示。由于极薄煤层空间狭小，支架空间不仅要考虑矿压因素的影响，还要足够的通风断面。综合考虑某极薄煤层直接顶、基本顶情况、支架支护阻力的大小以及通风断面的要求，顶梁长度取3~4m较为合适。根据选型结果，顶梁采用整体结构。

2.1.7底座结构根据选型结果，整体底座结果为最优，尽可能增加底座面积对防止钻底是有利的，应防止底座前端比压过大造成前端易陷入。但对于极薄煤层，使用体式支架更能有效增加采场空间。底座长度及宽度均可以按标准设计，为保证移架时，相邻底座间不挤卡，移架顺利，必须留有安全间隙，其值一般不小于150mm。如果支架中心距选1.25m，则底座宽不应小于1.05m。底座对底板的平均比压不超过去1.5MPa。

2.2极薄煤层综采液压支架选型结果支架选型是指针对具体顶板岩层组成情况和顶板类型选择液压支架架型不同的架型。不仅包括支架的架型和支护强度，额定工作阻力等参数，而且涉及顶梁、底座、侧推及阀组、护帮等主要部件的选型及其参数的确定。影响液压支架选型的因素很多，而且各个因素按其影响大小具有一定的顺序。如图2所示。综上研究，某煤电公司依据上述数据，研制了ZY2400/5.5/12掩护式液压支架。技术参数见表2。

3结论

（1）为了控制顶板过大的下沉量，极薄煤层综采液压支架应采用“限定变形”来控制和管理顶板。（2）根据支架与围的关系，建立了支架“限定变形”的支护强度位态方程，并得到连续缓沉采场支架合理额定工作阻力为2400kN/架。通过模拟计算，判定支护参数合理。（3）依据极薄煤层特殊地质、开采条件，对液压支架关键参数进行确定，最终选定ZY2400/5.5/12掩护式液压支架。

作者：仝志宏单位：山西焦煤西山煤电集团公司屯兰矿