大倾角煤层综采液压支架选型分析
采煤工作面液压支架的选型
液压支架的选型一、确定架型按顶板分类方案对液压支架的架型进行初选。
根据煤炭部（81）煤科字第429号文件关于《缓倾斜煤层工作面顶板分类》方案，按稳定性不同直接顶分为四类，按来压强度不同将老顶分为四级，并分别提出相应的架型、支护强度和顶板管理方法。
1、顶板分类（级）直接顶分为四类，见〔Ⅰ〕。
老顶分为四级，见〔Ⅰ〕。
2、架型与支护强度初选正确选择支架的架型，对于提高综采工作面的产量和效率，充分发挥综采设计的效能，实现高产高效，是一个很重要的因素。
在具体选择架型时，首先要考虑煤层的顶板条件，〔Ⅰ〕表9-1就是根据国内外液压支架的使用经验，提出了各种顶板条件下适用的架型。
它是选择支架架型的主要依据。
对于不同类（级）顶板，其架型、支护强度的选择见〔Ⅰ〕。
液压支架架型的选择除了取决于顶板条件之外，还应考虑以下因素，并结合各类支架的不同性能和特点，最终选择一种较为合理的架型。
⑴厚度煤层厚度不但直接影响到支架的高度和工作阻力，而且还影响到支架的稳定性。
当煤层厚度大于2.5~2.8m(软煤取下限,硬煤取上限)时，选用抗水平推力强且带护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。
当煤层厚度变化较大时，应选用调高范围大的支架。
⑵煤层倾角煤层倾角主要影响支架的稳定性，倾角大时易发生倾倒、下滑等现象。
当煤层倾角大于0018时，应同时具有防滑防倒装置。
10~15时，应设防滑和调架装置，当倾角超过0⑶底板性质底板承受支架的全部载荷，对支架的底座影响较大，底板的软硬和平整性，基本上决定了支架底座的结构和支承面积。
选型时，要验算底座对底板的接触比压，其值要小于底板的允许比压（对于砂岩底板，允许比压为1.96~2.16Mpa,软底板为0.98Mpa左右）。
⑷瓦斯涌出量对于瓦斯出量大的工作面，支架的通风断面应满足通风的要求，选型时要进行验算。
⑸地质构造地质构造十分复杂，煤层厚度变化又较大，顶板允许暴露面积和时间分别在5~82m和20m in以下时，暂不宜采用液压支架。
大倾角煤层综采液压支架选型分析
大倾角煤层综采液压支架选型分析作者：何小猛来源：《中国科技博览》2015年第19期[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。
浅析液压支架选型的基本依据及原则
浅析液压支架选型的基本依据及原则在现代综合机械化采煤过程中，工作面顶板的支护和管理是关系安全生产的主要因素，而实现综采工作面顶、底板支护的唯一设备就是液压支架。
它是以乳化液作为动力介质，将液压能转化为机械能的一种机构。
液压支架的选型，其根本目的是使综采设备更好地适应矿井和工作面的地质和生产条件，投产后做到高产、高效、安全，并为矿井的集中生产、优化管理和取得最佳经济效益提供前提条件。
1 、液压支架的基本形式(1)支撑式液压支架：顶梁较长，一般超过4m左右，立柱垂直于底座，有较强的支撑力。
(2)掩护式液压支架：顶梁较短，一般不超过3.5m，带有掩护梁，分隔采空区和作业空间，立柱呈倾斜分布，作业空间和通风断面较大。
(3)支撑掩护式液压支架：有上述两种支架的特点，采用四连杆机构，更好地承受顶板水平推力及扭转分力，对围岩既有较强的支撑、切顶作用，又有较好的掩护、隔离作用，但价格较前两者昂贵。
2、液压支架选型的基本依据及原则进行液压支架选型时，其基本依据是顶底板性质、煤层条件和经济成本等。
2.1 顶底板性质2.1.1顶板一般情况下，根据直接顶的类别和基本顶级别选择架型。
不同的直接顶和基本顶基本决定了所采用的液压支架架型和工作方式。
直接顶的分类有：不稳定顶板，中等稳定顶板，稳定顶板，坚硬顶板。
基本顶级别：I级顶板(周期来压不明显)、Ⅱ级顶板(周期来压明显)、Ⅲ级顶板(周期来压强烈)、1V级顶板(周期来压极其强烈)。
由上可知，直接顶的类别和基本顶级别，两者的划分都无严格的定量评定指标，因此按顶板性质分级来选择架型不一定十分科学、严密。
具体选用时可遵循下列原则：(1)对于基本顶周期来压不明显的巾等稳定或破碎顶板，可选用掩护式液压支架；对于直接顶稳定的顶板，可选用支撑式或支撑掩护式液压支架。
(2)对于基本顶周期来压强烈(Ⅲ～Ⅳ级)、直接顶不稳定或中等稳定的顶板，可选用支撑掩护式液压支架；对于直接顶稳定或坚硬的顶板，可选用支撑掩护式液压支架或支撑式液压支架。
王庄综采工作面大采高液压支架的选型设计
工作 面支 护强 度 确 定 以后 ， 支 架 工作 阻力 值 主
要 取决 于 支护 顶板 的控 顶 面积 。支 护 控顶 面积 主要
与工作 面 “ 三机 ” 配套 设 备 的 断面 纵 向尺寸 有 关 ， 通
６ ． ８ ｎ ｌ ； Ａ为顶板岩石容重 ， ２ ７ ｋ Ｎ ／ ｍ ； Ｋ ｎ 为岩体碎
胀系 数 ， 一般为 １ ． ２ ５—１ ． ５ ， 取 １ ． ２ ５ 。
将 上述 各数 据 代人式 （ ２ ） ， 得：
Ｐ ＝１ ． ５× ６ ． ８￣ ２ ７ ／ （ １ ． ２ ５—１ ）＝１ １ ０ １ ｋ Ｎ ／ ｍ 。
根据 计算 结果 ， 考 虑一定 的富裕 系数 ， 工作 阻力
定为 １ ５ ０ ０ ０ ｋ Ｎ， 安 全 阀 开启 压 力 ３ ８ ． ２ Ｍ Ｐ ａ 。为 了
不 同条 件 下 的倍 数 ， 一般认 为 ， 对 中等稳 定 以下 顶板
可 取 ６～ ８ 。
得 ｑ： ６ ｘ ６ ． ８× ２ ７＝１ １ ０ １ ｋ Ｎ ／ ｍ ＝１ ． １ ０ １ ＭＰ ａ 。
过绘制 支架 、 采煤机、 刮 板 输送 机 三机 配 套 图 形 ， 确 定支架 的工作 阻 力 。 由 ： Ｑ ｈ ＝ｑ ｈ ×Ｌ 。 ×Ｂ ０ ／ Ｋ （ Ｑ ｈ 为 支架 额定 工作 阻力 ， ｑ 为 支 护 强 度 ， 为 支 架 顶 梁
度为 ３ ． ３ ｌ ＇ ｎ ； 设 计 最大 采高 ６ ． ８ ｍ。用 以下两 种 方法
有效地 控 制煤璧 片 帮 冒顶 ， 要 求提 高支 架 的初撑 力 ，
根据 国内外 大采 高综 采 工 作 面 乳 化 泵 站 的 选 型 情 况， 泵 站压力 ３ １ ． ５ ＭＰ ａ 时， 支架初 撑力达 １ ２ ３ ７ ０ ｋ Ｎ， 约 占额定 工作 阻力 的 ８ ２ ． ４ ％。
液压支架选型计算及采煤顶板管理
工作阻力/支护面积=支护强度；支护面积=（梁端距+顶梁长度）x中心距。
液压支架选型计算1．支护强度的计算采用以往的经验公式来计算：a、P≥b、P≥式中：P——支护强度，MPa；M——开采厚度，取6.1 m；r——顶板岩石容重，取2.7t/m3；d——顶板动载系数，取1.3；a——煤层倾角，取3°；B——附加阻力系数，取1.2；n——不均衡安全系数，取1.75；K——顶板岩石碎胀系数，取1.25。
则 a、P≥ =1.008MPab、P≥ =1.128MPa最后取P=1.128Mpa。
2. 支架载荷根据支护强度，则验算支架支护载荷为：T＝P(L+C)×(B+J)式中：T ------ 支护载荷，KN；L ------ 顶梁长度，3.8m；C ------ 顶梁前端到煤壁的距离，1.33m；B ------ 顶梁宽度，1.530m；J -------架间距，0.22m；则 T＝0.68×（3.8+1.33）×（1.53+0.22）＝6105KN 计算结果表明，液压支架的工作阻力10800KN满足支护载荷的要求。
3. 支架高度a.支架最大高度Hzmax＝Mmax+S1式中：Hzmax------支架最大支护高度，mm；Mmax------工作面最大采高，取6100mm；S1------伪顶冒落的最大厚度，取300mm。
则 Hzmax＝6100+200＝6300 mm。
b.支架最小高度Hzmin＝Mmin-S2-g-e式中：Hzmin------支架最小支护高度，mm；Mmin------工作面最小采高，取4500mm；S2-------顶板的下沉量，取200mm；g ------顶梁上、底座下的浮矸厚度，取50 mm；e ------移架时支架回缩量，取100 mm。
则 Hzmin＝4500-200-50-100＝4150 mm。
根据以上各参数，本工作面选用郑州煤机厂液压支架工作高度4150～6300 mm。
大倾角综采放顶煤液压支架在某矿的使用及分析
２１ 年第３ 期 ０１ ５
科技 一向导
◇ 能源科技◇
大倾角综采放顶煤液压支架在某矿的使用及分析
王 斌
（ 义马市义煤集 团常村煤矿
河南
义马
４２ ０ ） ７ ３ ０
【 要】 对某矿 大倾 角综采放顶煤液压支架使 用情 况和容 易出现 的问题进行分析 ， 摘 针 如十字头损 坏、 后部槽千 斤顶容 易拉坏 、 支架夹斜 以
２大倾 角 主 要 关 键 技 术 改 进 ．
根据生产的实际需要 ． 化设备需求 ． 优 合理配备综采设备。 由于我矿对 初采时期 ． 对工作面进行调斜。 因为上顺槽超前下顺槽 ． 了能够实现 为 机 电设备方 面进行 着严格管 理 。 加强 了对机 电检 修 ． 损坏 的设 备要及 安全 回采 。 我们决定将工作面顺 直后进行正常 匝采。 在初采期间 ． 工作 时上交 、 及时修理 ， 确保井下有充足 的备用配件 ， 保证机 电设备的正常 面老塘先不放煤 ． 待正常回采后进行放煤 。 运转 。支架特点 ： ２２放煤步距 ． （） １ 支架具有较好的纵、 向稳定性 ；２ 放煤效果好 ， 横 （） 通过尾梁上 我们 根据 已有 的地质资料 和现场 观测 ．工作 面顶板不 稳定 ． 确 下摆动与插板伸缩配合实现煤体松动 ． 破碎大块煤 ． 时将碎煤放出 ， 及 定放煤 步距为一采 一放 ， 即采放 比 ｌ １ ： 。根据大 坡度 工作面 的特 点 。 并挡住大块矸石 ， 放煤 １设置 了较好的喷雾装置 ；３ 移架 阻力小 ， ２ １ （） 后 采用 中部进 刀方式 比较适 宜 ． 割煤 时有 白下而上 和由上而 下两种 方 工作 运行状态好 ， 于移架 ；４ 顶 梁和底座 便 （） 式 。当需 防滑时采用 自下而上 ， 此方式是 正规作 业生产 申的主要 循 部运输机设置 在地板上 ， 上均设有防倒防滑连接耳座 、 装置 防倒 环作 业方式 。当工作 面有上窜趋 势需要设备 支架有 一定下 滑 时 ． 采 ４支 架 在 使 用 中 出现 的 主 要 问题 及 分 析 ． 用 由上而下作 业方式 。无 论何种 方式 ． 其进 刀长度 必须大 于采煤 机 ４ 支架夹斜现象的分析 ． １ 长度 的 ２ 。 倍 大倾角煤层开采由于倾角大， 工作面设备会出现 向‘ 滑移和倾倒 。 Ｆ ２３放煤方式 ． 很容易失去稳定 。 由于一人在移架过程中操作不 当 ， 或 没有收侧护板 ， 放煤方式 不仅对工作 面煤 炭采出率 、 含矸率 影响较大 ． 同时还会 支架的前端不能有效的支撑顶板 ． 易使架子 出现夹斜现象 很容 影响到总的放煤速度 ． 正规循环的完成 以及工作 面能否高产。根据现 ４２十字头损坏现象的分析 ． 场管理经验 ， 我们采用单轮 、 间隔、 多口放煤 。 先放 ｌ 、 号 、 号等单 号 ３ ５ （） １十字头质量较差 ， 容易弯曲 ， 成推槽 闲难 ， 造 损坏十字头 。（ ） ２ 号支架 的煤 。由于该矿综放面采用双运输机低位 放顶煤 支架 ， 基本消 作面容易产生台阶 ．推运输机 闲 除 了脊 背煤 的损失 ． 我们 又考 虑到现场放煤过程 中的可操作性 ． 在工 采煤机在割煤过程 中抬刀 ．导致工一 难． 容易损坏十字头。（ ） ３ 工作面支架 夹斜 。 座与推移千斤顶形成一 底 作面范 围内实行分段作业。 实践证明 。 该矿采用这种放煤方式丢煤少 ． 定角度 ． 推槽过程 中十字头受力不均匀 ． 易损坏十字头 。 容 混矸少 ， 实现 了高产高效 。
综采放顶煤支架的选型设计与使用
大倾角软煤层综采放顶煤支架的选型设计与使用平煤集团十三矿副矿长孙金柱郑州煤矿机械厂副厂长高有进摘要平煤集团十三矿首采工作面煤层倾角大、煤质软、断层多,在这种条件下实现综采放顶煤的高产高效尚无先例。
介绍了郑州煤矿机械厂为该矿设计的综采放顶煤液压支架的结构特点及技术参数,以及平煤十三矿首采工作面的设备管理、采煤工艺及使用效果。
关键词大倾角软煤层综采放顶煤综放支架选型设计综采放顶煤在我国已获得巨大成功,但是,在大倾角、软煤层、多断层、有仰采俯采的复杂地质条件下，用综采放顶煤技术实现高产高效尚未见报道。
平煤集团十三矿在这种条件下进行了大胆探索,取得了较好的效果。
现将有关情况介绍如下。
1 平煤集团十三矿的地质条件十三矿是平煤集团新开发的矿区,设计年产为180万t。
根据已探明的地质资料,地质条件相当复杂,煤层倾角15°～38°,煤层赋存起伏变化大。
煤层厚度4～8m,平均厚度6m左右,顶板为砂质泥岩,底板为粉细砂岩。
中间有0.05～0.2m3层夹矸。
首采11020工作面,煤层厚度4.23～7.53m,平均厚度5.88m,倾角15°～28°,煤质硬度f=0.8～1.5,顶板伪顶为砂质泥岩,厚0～1m;直接顶为Ⅱ类,砂质泥岩,厚1.3m,垮落步距12m;老顶为Ⅱ级细中粒砂岩,厚8～12m,初次来压步距35m;底板为粉砂岩与细砂互层,厚9～12m,抗压强度3.4Mpa。
该工作面内有大小断层15条,其中落差5m 以上的有两条。
从首采面的地质条件可以看出,煤层倾角大,煤质软,断层多,且沿工作面走向起伏变化大。
在这样的条件下实现综放工作面高产高效的难度是相当大的。
2 支架的选型与支架的结构设计2.1 对支架的要求针对平煤集团十三矿煤层地质条件及矿区发展规划的要求,选择合理、适用的支架架型就成为我们发展综放技术能否成功的关键。
通过对目前国内外有关综采放顶煤液压支架的调研考察,对11020工作面放顶煤液压支架架型提出如下要求:(1)支架要有较高的稳定性和抗扭性能,并配备可靠的防倒防滑系统;(2)回收率要高,能实现采放平等作业;(3)工作时产生的煤尘小;(4)有较好的仰采、俯采性能;(5)放煤口通畅,操作灵活可靠;(6)保证足够的通风断面。
大倾角煤层的综采液压支架选型分析
58科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N工 业 技 术1 液压支架选型四台矿位于城外27km处,井田南北长12.2km,东西宽7km,面积65.4584km 2,井田处于大同向斜北西翼,呈一单斜构造。
伴有次级小型褶皱。
地层总体走向北东,倾向南东,倾角小于10°～15°。
大倾角煤层综采放顶煤这项工艺对这间矿井而言还是新工艺,在设备的选型、使用中,都还没有经验可以借鉴。
正因为没有经验,导致工作过程中,出现设备配套问题,而引起的施工工作多次出现设备问题和冒顶情况。
11A601综采放顶煤的操作工艺在2008年投入到正常的使用工程中,直到目前为止,已经可以推进221m,持续工作面11A702,设备的配套、采购已经进入正常的采矿日程中。
从11A702的工作条件中,以及11A601的使用情况,液压支架的选择必须符合采矿要求。
由于在综采工作面中的设备选型是很复杂的内容,液压支架也是最容易受到地质条件所影响设备,因此,对液压支架的选择的更是需要慎之又慎。
2 液压支架在工作面中使用的选择2.1根据煤层厚度在选择工作面使用液压支架之时,一定要注意煤层厚度。
根据我国煤层特点,厚度超过2.6m以上、顶板有侧向推力、水平推力之时,需要选择抗扭力较好的支架,而不是支撑支架。
煤层厚度不同,选择的方式也各有不同。
如果煤层是在2.4～2.7m及以上之时,选择的液压支架必须要带有护帮装置的支撑掩护式和掩护式支架。
煤层的厚度变化时,调高范围比较大的双伸缩支柱、掩护式支架是最为合适的。
2.2看煤层倾角煤层倾角如果是在10°左右,或者以上之时,最好是选择有防滑装置支架。
如果角度是在15°以上之时,则应该选择有防滑倒装置的支架。
选择有安全措施保障的支架,才能抵抗恶劣的地质环境,减少设备问题导致工程停滞。
2.3底板强度支架对底板所造成的载荷极度,必须在底板的抗压入强度之下,才能确保安全。
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大倾角煤层综采液压支架选型分析
随着矿井开采的不断深入，大倾角煤层的开采越来越受到关注。
煤层倾角越大，开采难度越大，对于工人的安全要求也越高。
在煤矿采掘过程中，采用液压支架是必不可少的设备之一。
因此，对于大倾角煤层综采液压支架选型分析显得尤为重要。
一、大倾角煤层的特点
大倾角煤层的主要特点是倾斜度大，一般超过45度，并且煤的倾角会随着深度的增加而增加。
同时由于煤层倾斜，所以在采矿过程中需要大量的支护措施，否则容易发生地面塌陷等事故。
同样，由于地质条件的复杂性，大倾角煤层的煤质也比较复杂，煤质不均匀性较强，使得采掘难度较大。
二、综采液压支架的分类
液压支架是自动化程度较高的支护设备，其主要作用是对煤壁进行支撑，同时在煤层底部构成一坚固的支架体系，防止地面塌陷，保证开采的安全和顺利进行。
可以根据用处和特点将综采液压支架分为以下几种：
1、单底板支架
单底板支架是在煤层底部使用一块厚度较大的底板，承受煤壁重量和煤壁压力，由于底板厚度较大，不易变形，因此能够承载大量的荷载。
这种支架的优点是可以结构简单，易于安
装和维护，而且适应性较强。
但是单底板支架的缺点是支撑范围较小，煤壁与底板间的空隙较大，容易发生煤层塌陷等问题。
2、分段式支架
分段式支架采用普通液压支架的承载结构，通过在支撑框架上加装板筋，支架框架被分为若干小段，使得支架结构具有更好的适应性、补偿性和可靠性。
这种支架采用分段结构设计，可以更好地适应倾斜煤层的复杂地质条件。
3、盖板式支架
盖板式支架是一种通过铸铁、钢板、钢管或整体法兰盘
进行补强的支架结构。
当地质条件比较复杂或者采煤厚度较大时，盖板式支架可以确保支架的稳定性和安全性。
三、大倾角煤层综采液压支架选型分析
针对大倾角煤层的特点和综采液压支架的分类，我们可以对大倾角煤层综采液压支架的选型进行分析。
1、单底板支架
对于倾角在45度以下的一般煤层，可以采用单底板支架，它可以承受地压力和煤壁重量。
但是对于倾角较大的大倾角煤层，单底板支架无法满足需要，因为煤层的倾斜角度会导致支架与煤壁之间的空隙较大，而单底板支架容易发生抽屉和落石，降低矿井的安全性。
2、分段式支架
分段式支架的承载力比单底板支架大，所以在大倾角煤层中更为适用。
通过分段结构的设计，分段式支架可以更好地适应这种地质条件，保证煤壁的稳定性和采掘的安全性。
另外，由于分段式支架可以根据实际采掘条件进行调整，可以最大程度地节约工作量和提高效率。
3、盖板式支架
盖板式支架通常用于地质条件比较复杂或者采煤厚度较大的煤层中。
由于这些煤层的地质条件较为不稳定，因此需要更为稳固的支撑结构。
盖板式支架的优点是其对地质条件的适应性强，能够更好地支撑煤壁，确保开采的安全性。
四、结论
选择合适的综采液压支架对于大倾角煤层的安全开采是非常重要的。
根据不同的地质条件和煤层特征，可以选择适合的液压支架，保证矿井的稳定性和安全性。
相信在工程师的努力下，大倾角煤层的开采技术会不断地发展和完善，为煤炭行业的发展做出更大的贡献。