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综放工作面支架载荷估算方法
综放工作面支架是现代煤炭开采中常用的安全保障设备，能够承受煤层冲击和覆岩压力，保护矿工的生命安全和煤炭生产的顺利进行。支架的负载能力是评价其性能的重要指标之一，对于支架的结构设计、选型和使用都有着重要的影响。本文将介绍综放工作面支架载荷估算方法。
1.支架受力分析
支架的受力分析是综放工作面支架载荷估算的基础。根据支架的机构特性和受力模式，可以将其受力分为垂直方向和水平方向。垂直方向受力主要包括顶板荷载和煤壁荷载，水平方向受力主要包括侧向支承力和推进力。
2.支架载荷估算方法
2.1顶板荷载估算
顶板荷载是支架垂直方向的主要荷载，其大小与煤层岩性、支架高度和工作面推进速度等因素有关。常用的顶板荷载估算方法有公式法、模拟试验法和现场测量法等。
公式法：常用的顶板荷载公式有Kaiser效应公式、罗氏公式和格林伯格公式等。其中最常用的是Kaiser效应公式：
Q=0.75×H×c×k
式中，Q为顶板荷载；H为支架高度；c为煤层内部摩擦角；k为Kaiser效应系数，一般取值在1.2~1.4之间。
模拟试验法：利用支架试验台或支架试验模拟器进行试验，模拟真实的煤层顶板行为，在不同的支架高度和不同的岩性条件下测试顶板荷载大小。
现场测量法：直接在现场通过测量煤层移动距离来估算顶板荷载大小。
2.2煤壁荷载估算
煤壁荷载是指支架垂直方向受到的来自煤体压力的荷载。煤壁荷载与煤体的压力密切相关，其大小取决于煤体的物理性质、煤体应力和支架的位置等因素。
常用的煤壁荷载估算方法有经验公式法和数值模拟法。
经验公式法：根据煤体物理性质和煤体形态特征，通过实际测量得出的比例系数，计算出煤壁荷载的大小。
数值模拟法：采用FLAC等数值模拟软件对煤层结构和煤壁荷载进行模拟和分析，以得出煤壁荷载的大小。
2.3侧向支承力估算
侧向支承力是支架水平方向的主要荷载，其大小取决于支架的结构特征、水平荷载及侧向支撑面积等因素。
常用的侧向支承力估算方法有经验公式法和模拟试验法。
经验公式法：常用的侧向支承力公式有Euler公式和Bucher-Timmerberg公式等。其中Euler公式适用于受到均布荷载的支承情况：
F=π^2×E×I/b^2
式中，F为侧向支承力；E为支架弹性模量；I为支架惯性矩；b为支撑面宽度。
模拟试验法：通过支架试验台进行试验，模拟水平荷载作用下支架侧向支承力与支架形变的关系。
2.4推进力估算
推进力是指煤矿机推进过程中对支架造成的水平方向荷载，其大小取决于煤矿机的推进力和支架与煤矿机之间的摩擦力等因素。
常用的推进力估算方法有经验公式法和现场测量法。
经验公式法：推进力大小与煤矿机的切削力和推进速度有关。常用的推进力公式有Heinrich-Baker公式和Roberts公式等。
现场测量法：利用推进过程中产生的冲击波测量支架所受推进力的大小。
3.结论
综放工作面支架负载能力的估算方法包括顶板荷载、煤壁荷载、侧向支承力和推进力等因素。不同的估算方法适用于不同的情况，应综合考虑煤层属性、支架结构和现场实际情况来选择合适的方法，确保支架的负载能力符合生产要求，保障矿工的安全生产。