大倾角煤层综采液压支架选型分析.docx

大倾角煤层综采液压支架选型分析[摘要]液压支架是综采工作面的主要设备之一正确选择液压支架的架型对于提高综采工作面的产量和效率尤其重要。本文结合2130煤矿25221工作面煤层赋存条件经过理论计算、实测等方法最终确定出与大倾角煤层相适应的液压支架的类型。[关键词]液压支架；综采工作面；支架选型；适用性中图分类号：TM文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）19-0069-011、前言综合机械化采煤技术的出现为煤矿开采行业带来了革命性的的变化。液压支架合理选型是综采成功的重要保证。液压支架是工作面实现高产高效的关键设备只有设计出和开采相匹配的不同类型和结构尺寸的液压支架才能保证开采区的安全高效生产。对于大采高支架其适用范围和工作面的地质条件密不可分支架支护强度工作阻力等主要参数的确定对支架架型的选择等至关重要。2、25221工作面概况2130煤矿25221工作面位于二采区5#煤层工作面设计走向长1813m工作面斜长105m。工作面煤煤层倾角36-46°平均44°煤容重1.39t/m3煤层赋存稳定。煤层平均厚度5.77m结构复杂含3-5层夹矸煤的硬度系数f=0.3-0.5。工作面直接顶板为灰白色含砾粗砂岩泥质胶结、风化易碎的灰白色中砂岩厚度2.32m其上为以石英为主、抗风化能力强但层面发育的灰白色中砂岩厚度16.59m。工作面底板为粗砂岩灰白色以石英为主矿质胶结为主厚度为17.06m。该煤层具有较强的爆炸性。自然倾向性分类等级二级为自燃煤层。工作面的机采最大高度为4.5m采煤机截深为0.63m。3、液压支架选型的确定3.1、大倾角煤层液压支架选型的关键技术要求（1）大倾角煤层大采高液压支架的关键技术在于提高其稳定和抗扭性。从国内使用经验看宜选用底座与掩护梁相联接的四连杆机构架型各主要连接部位的耳座和销轴的强度要适当加大销轴与孔的间隙要减小。强化掩护梁的抗扭能力。保证在大的倾角下支架能正常工作。（2）支架各部的封闭性要好尤其是顶梁部、端头防止矸、冒顶切实保证顶梁的接顶性避免倒架。（3）加大支架初撑力对于防止顶板和上覆岩层过早离层下沉、降低周期来压时冲击载荷的强度、维护顶板的完整性和稳定性十分有利从而防止煤壁片帮导致冒顶等提高支架支护质量所以为了维护好顶板使支架受力分布合理加大支架初撑力（工作阻力的80%以上）是必要的。（4）支架防倒防滑性能高。在满足支护所需工作阻力的前提下重量尽量要轻抗倒防滑性能好。3.2、大倾角大采高工作面液压支架型式的确定（1）工作面一直沿顶开采煤的硬度系数0.3-0.5。根据老顶分类方法以及现场来压数据分析可知：25221工作面老顶为Ⅲ类来压强烈的顶板。对于25221工作面这种老顶来压明显的顶板为了避免大面积垮落引起的动载支架应取较高的初撑力约为工作阻力的80%较大的初撑力和较好的初撑质量可以较快达到工作阻力延缓顶板的下沉增加顶板的稳定性。根据工作面条件液压支架应选用支撑掩护式架型。（2）掩护型支架可分单铰式和四连杆式（或称双铰式）双铰式由单铰发展面来其维护梁端顶板、挡矸抵抗水平推力效果均较好还可提高支架的稳定性。本工作面支架选用四连杆式。（3）25221试采工作面采高大于4.0m而且片帮严重支架应带强力护帮装置。护帮装置还应兼有超前支护顶板的功能。（4）利用完善的挡矸装置防止采空区矸石窜入回采空间确保移架顺利。（5）利用灵活、快速的操纵阀保证移架速度快利用邻架操作保证移架工安全。综合上述本工作面选用四连杆支撑掩护式液压支架支架采用正四连杆机构可满足45°倾角条件下的结构扭曲和抗偏载能力。3.3、液压支架工作阻力的确定（1）按“顶板-支架-底板”系统动力学控制理论分析支架平均宽度（综采液压支架平均宽度）：=1.5m；支架支护的顶板平均长度（顶板破断岩块走向长度）：（最小和最大支护长度的平均值）；支架支护的顶板最小宽度（顶板破断岩块倾向尺度按2架支架宽度计）：；工作面直接顶厚度：；工作面基本顶厚度：；支架于顶、底板之间的动摩擦系数：=0.35-0.42（实验室测试值）；上覆岩层平均容重：；煤层倾角：。支架平均支护面积：；工作面动载系数：。顶板破断岩块重量（考虑顶板爆破预弱化处理选取顶板厚度为18.93m）：支架重量：相关设备的预计分摊重量（按采煤机通过时计算）：直接顶实际垮落厚度与标定厚度系数：顶板实际垮落岩块与支架质量比：根据分析5号煤层顶板为Ⅲ级3类底板为Ⅱ类一般情况下工作面易出现底板破坏滑移。根据实验室相似材料模拟实验与数值模拟结果支架和相关