支架选型

支架选型（精选8篇）

支架选型 篇1

1 观测目的及方法

1.1 目的:

掌握东四区十二层煤矿压显现一般规律;ZZ-4200/14/30型液压支架对十二层煤的适应情况, 并对它的工作阻力等参数进行鉴定。

1.2 方法:

元月23日各种调试工作完成后, 在工作面安设13台综采耐震式压力表和在30#、100#支架上安设两台KBJ-2004型矿用多功能在线监测系统和上下巷超前支护内设顶、底板动态仪及测工随身携带单体阻力检测仪, 我们矿压组分三班跟班观测。动态检测工作面上、下巷超前内单体压力变化值, 每三小时采集一次, KBJ-2004型矿用多功能在线监测系统中的U盘数据, 每星期采集一次。

2 似刚性直接顶支架工作阻力的确定

根据所提供的地质资料, 以现在东四区12#区域煤层综合柱状图为基准, 确定七星矿3522队工作面单位面积顶板载荷如下。工作面煤层厚度平均为M=2.4m, 岩石容重取为γ=2.5t/m3。

2.1 按照国外计算方法, 其计算结果参见表1。

2.2 利用“两带”高度确定。这里以工作面来压明显为标准, 根据表1待定常数表取a=3.1, b=5.0, c=4.0, 则:

2.3 北京开采所经验公式计算。

2.4 乔福祥公式计算。

2.5 动载系数法计算。利用动载系数法计算公式, 取动载系数为1.8, 岩石碎胀系数为1.30, 煤层倾角取22°, 则H计算为:

2.6 架型满足要求情况分析。

根据以上计算结果来看:

ZZ4200型液压支架:P1=P架/S=420/ (4.6×1.45) =62.97t/m2>60.41t/m2

由此可知, 此种类型支架均能满足要求, 但富裕系数较小。

3 似刚性直接顶支架初撑力工作阻力的确定

3.1 液压支架初撑力确定的原则。

支架初撑控制过程是由泵站供给的高压油液所完成, 只要控制阀一开启, 在很短时间内就能充满底柱油缸达到相应的初撑力, 所以支架初撑力对顶板岩层的控制是主动的, 而且在瞬时内完成;支架增阻控制过程是由安全阀的整定压力所完成, 在这个过程中, 支架工作阻力伴随顶板压力的增加而增加, 支架增阻过程对顶板岩层的控制是被动的, 这就是初撑工作过程与增阻工作过程的最大区别。

3.2 液压支架初撑力合理值确定。

3.2.1太原理工大学靳钟铭教授在全国综采面支架工作阻力实测统计分析的基础上, 提出了综采支架合理工作阻力及初撑力确定回归公式, 即:

3.2.2临界阻力计算法:根据直接顶刚性体稳定性分析可知, 使支架与围岩相互作用达到相对稳定时必须的最低阻力, 此时的工作阻力计算公式为:

据此可计算得到本工作面临界初撑力为:

撑力的2倍 (实测工作面的动载系数为1.8) , 本工作面合理初撑力经计算为:Pa=2P0=2842k N, 即工作面顶板合理初撑力要达到2842k N (22.6MPa) 才能保证顶板的稳定性。本工作面所用ZZ-4200型液压支架均为四柱支撑掩式支架, 此种

液压支架额定初撑力分别为3518k N (28MPa) , 计算合理初撑力数值为此种液压支架额定初撑力的80%为22.6MPa。而实测支架平均初撑力为15.32MPa, 所以应该提高初撑力。4结论

4 结论

ZZ-4200型液压支架循环末阻力最小为-0.036MPa, 最大为36.64MPa, 平均工作阻力为25.05MPa, 为额定工作阻力的75%;支架初撑力大部分分布在10~22MPa之间, 支架是在较富裕工作阻力下运行的, 工作阻力可以满足工作面实际开采的要求。但在周期来压时的最大工作阻力50.67MPa大于支架的额定工作阻力51.7%。总体来看, 当前支架满足工作面实际开采的要求。

摘要：通过对七星煤矿东四采区十二层左一片综采工作面矿压观测资料分析, 并参照国内外已有的研究成果, 从采面来压显现入手, 来分析采面老顶来压分布及上覆岩层在开采过程中的活动规律, 查明影响采面老顶来压强弱的因素, 为液压支架合理选型提供科学依据。

关键词：老顶,液压支架,周期来压

支架选型 篇2

【关键词】光伏支架基础选型；地面光伏电站；结构安全与经济

0.前言

光伏发电站是以光伏发电系统为主，包含各类建（构）筑物及检修、维护、生活等辅助设施在内的发电站。太阳电池组件是光伏发电站的基本组成部分，它是具有封装及内部联结的、能单独提供直流电输出的太阳电池组合装置。在光伏电站工程中，如何优化太阳电池组件支架基础、提高支架的经济性和施工速度，已成为土建工程中急需解决的问题。作者结合多年的设计经验，通过工程实例，分别探讨了不同型式光伏支架基础的优、缺点，解决了土建工程中光伏组件基础结构安全与经济性不能并存的难题。

1.项目概况

新疆天华阳光农一师光伏电站位于新疆农一师阿拉尔市境内农一师十团十一连附近，总建设规模200MW，本期拟建设规模30MW，共使用单体容量为240Wp的光伏组件126000块。每40块光伏组件组成一个标准光伏方阵，，全站共由3150个标准光伏方阵组成。

1.1站址地理环境

项目场址地势南高北低，起伏不大，较为平坦开阔，平均海拔1000～1020m，场址的地理坐标位于北纬40°41′20.62??～40°43′0??、东经81°16′7.26??～81°18′21.04??之间，占地面积约为5.3km2。

1.2地质岩性及力学性质

场地土均属全新统冲积物，地层结构明显、层位稳定。场地土的成层结构及特点如下：

第①层粉砂层，浅黄色，松散-稍密，局部缺失，层底埋深0.20-2.10，平均厚度1.02m，承载力特征值fak为90kPa。

第②层，粉质粘土层，棕红色，可塑，无摇振反应，稍有光泽，干强度高，韧性高，水平连续分布。层位埋藏在0.0～3.7m之间，平均厚度1.9米，承载力特征值fak为100kPa。

第③层粉砂层：灰色，松散，稍湿-饱和，层位埋深在0.8～3.7m以下，局部夹含少量粉质粘土透镜体。此层矿物成份主要为长石、石英和云母，承载力特征值fak为110kPa。

厂区标准冻深80cm，表层土为季节性冻土。

1.3地震及场地

根据国家《建筑抗震设计规范》，厂区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，地震分组为第三组，中软场地，场地类别为Ⅲ类，地震动反谱特征周期为0.65s。

1.4地下水及腐蚀性

厂区地下水属河流冲积层孔隙潜水类型，地下水位在自然地面以下-3.0～-2.1m左右，稳定水位-2.6～-1.7m，地下水埋深在基础以下，对支架基础基本无影响。

本场地环境类别为Ⅲ类。综合评价场地土腐蚀性为：厂区地基土对混凝土为中腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋为中腐蚀性。厂区地下水对混凝土为中腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋为中腐蚀性。

2.光伏支架基础设计

光伏支架是太阳能光伏发电系统中为了摆放、安装、固定太阳电池板而使用的特殊支架。光伏支架基础是将支架所承受的各种作用力传递到地基上的结构，其形式种类多样，工程使用数量庞大，，合理选用结构安全、经济可靠的支架基础型式对整个工程都有很大影响，因此必须引起足够重视。

2.1基础的选型

根据本工程地勘报告，适合本工程地质条件的光伏组件支架基础主要有独立基础、条形基础、预制桩基础、钻孔灌注桩基础、钢螺旋桩基础。

（1）独立基础：形式简单，应用广泛，埋置较深，开挖量及回填量较大。

（2）条形基础：基础埋置深度可相对较浅，但开挖量、回填量较大，混凝土量相对较大。此类基础型式多应用于地基承载力较差，对不均匀沉降要求较高的平单轴光伏支架中。

（3）预制桩基础：可批量制作，施工速度快，施工不存在填挖方，仅需简单场平。但采用静压或锤击设备将桩体挤压入土内时，桩体易发生断裂，需对桩顶采用钢筋网加固，增加造价，且垂直度不易保证。多用于淤泥质土、粘性土、填土、湿陷性黄土等。

（4）钻孔灌注桩基础：成孔较为方便，可以根据地形调整基础顶面标高，顶标高易控制，混凝土钢筋用量小，开挖量小，施工快，对原有植被破坏小。但存在混凝土现场成孔、浇筑，适用于一般填土、粘性土、粉土、砂土等。

（5）钢螺旋桩基础：成孔方便，可以根据地形调整基础顶面标高，不受地下水影响，在冬季气候条件下照常施工，施工快，标高调整灵活，对自然环境破坏很小，不存在填挖方工程，对原有植被破坏小，不需要场平。适用于沙漠、草原、滩涂、戈壁、冻土等。但用钢梁较大，造价相对较高，且不适用于有强腐蚀性地基及岩石地基。

各种基础型式的详细比较见下表。

光伏支架基础方案比选表

综上所述，总结设计经验。预制桩基础与钻孔灌注桩基础造价基本一致。钢螺旋桩基础相对钻孔灌注桩造价稍高，但螺旋桩有施工快，对环境影响较小等优点。在对环保要求较高或工期较紧，投资允许的情况下，可优先采用。本工程支架基础选定为工程造价较低的钻孔灌注桩式基础。

2.2基础设计

光伏组件支架基础上作用的荷载主要有：支架及光伏组件自重、风荷载、雪荷载、温度荷载及地震荷载。其中起控制作用的主要为风荷载，因此基础设计时应保证风荷载作用下基础的稳定，在风荷载作用下，基础有可能出现拔起、断裂等破坏现象，基础设计应能保证在此作用力下不出现破坏。

2.3连接设计

支架杆件间的连接可采用焊接或螺栓连接。螺栓连接对结构变形有较强的适应能力，用钢量小且制作较为方便，施工安装速度快、便捷；焊接连接施工安装速度较慢，需要在基础中预埋钢板，用钢量较大；焊机进场需要较长距离施工供电，而且现场施焊受天气影响较大，所以本工程采用螺栓连接。

2.4地基处理及基础防腐

基础设计时，对基础混凝土及钢筋的防护，应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》的规定。本工程采用钻孔灌注桩式基础，混凝土等级采用C35，水胶比不宜大于0.45，钢筋混凝土保护层加厚。并且，混凝土中应掺入抗硫酸盐的外加剂，掺入混凝土阻锈剂等措施。

3.综述

综采工作面支架选型分析 篇3

阳煤五矿83207综采工作面主采15#煤层,煤厚6.0m~7.9 m,平均7.4 m,属稳定型厚煤层,硬度系数f≈2,性软易破碎,属于三软煤层,极易出现冒顶片帮现象,为控制此类情况的发生和顶板事故对生产造成的影响,将事故和损失降到最低,有效提高生产效率,针对该综采工作面现使用的ZF7000/17/32型支架通过计算确定了选型的合理性。

1 架型的选择

1.1 合理工作阻力的确定

1.1.1 集中应力核算工作阻力

从采煤工作面前方支撑压力图中可看出,支架处于前方支撑压力增压区,由于应力集中现象的存在,应力集中系数k一般为4~6左右,支架所处该部区域的应力为原岩应力的5倍左右,假设岩石为各向同性均值连续弹性体,岩石的泊松比λ=0.2,岩石的容重为25k N/m3,地面平均标高为930 m,煤层顶板标高平均为520 m,则上覆岩层的平均厚度h=410 m,则该处的:

自重应力:

式(1)中,σ1为自重应力,k N/m2;γ为岩石的容重,k N/m3;h为上覆岩层的平均厚度,m。

集中应力:

式(2)中,qd为集中应力,k N/m2;k为应力集中系数,取最大值5。

工作阻力:

式(3)中,S为支架顶梁支护面积,取10 m2。经计算未能达到立柱的工作阻力7 000 k N。

1.1.2 载荷估算法

由直接顶作用在支架上的载荷倍数来估算老顶的载荷,这在一般情况下还是可行的[1]。

顶板压力相当于采高4倍~8倍岩柱的重量,按8倍采高计算,即:

式(4)中,P为顶板压力,k Pa;m为煤层采高,取2.4 m;γ为岩石容重,取25 k N/m3;得:P=8mγ=8×2.4×25=480k N/m2。

工作阻力:

式(5)中,S为支架顶梁支护面积,取10 m2。

以上两种方法验算的支架合理工作阻力,选用7 000 k N是适宜的。

1.2 底板比压校核

根据五矿生产技术部资料,15#煤层底板(砂质泥岩或泥岩)的抗压强度T为:6.18 MPa~8.38 MPa。而ZF7000/17/32型支撑掩护式液压支架对底板的压强为D=1.5 MPa。显然T>D,因此支架对底板比压符合要求。

1.3 初撑力确定

初撑力是支架的重要性能参数,它对直接顶板的稳定性和破坏程度、支架、围岩的平衡状态及支架的工作状态影响极大[2]。大采高液压支架的初撑力确定为:

式(6)中,p为大采高液压支架的初撑力,k N;β为冲击载荷系数,1.2~1.3;Lk为支架控顶距,取最大控顶距5.52 m;H为顶板垮落带厚度,取最大值6.44 m;γ为岩石的容重,取25 k N/m3;θ为岩石的破断角,中粒砂岩取74°。

由于f≈2,假定综放开采回采率为95%,则煤层实际采出煤厚为ΣM=2.4×95%=2.28。将采出煤厚代入:

得到:Hm=7.67±2.2,即Hm为5.47 m~9.8 m。式(7)中,Hm为垮落带高度,m;M为采出煤厚,m。

考虑支架的防冲击性能和工作面供液效率,液压控制元件运行可靠性等因素的影响,支架设计初撑力一般比计算参考值略大。所以,支架额定初撑力5 232k N是合理的。

1.4 支架的参数

ZF7000/17/32型液压支架的参数见表1。

就综采工作面的地质条件、岩性、标高等计算初次跨落步距为25.5 m,直接顶属于Ⅱ类中等稳定顶板,根据初次来压当量为Pe为Ⅰ类,由集中应力核算、载荷估算法计算的工作阻力小于选用支架工作阻力,为选用支架阻力的80%左右,计算初撑力小于支架初撑力,底板校核大于ZF7000/17/32型支撑掩护式液压支架的底板比压平均值,所以ZF7000/17/32型支架选型合理。

2 矿压及初采围岩分析

2.1 矿压显现

该综采工作面8月底开始初采,至10月底,推进134m,其中9月11日工作面推进到25.5 m时工作面老顶初次来压,截止10月末工作面整体来压9次,周期来压步距平均约为11.25 m左右,来压期间工作面煤壁煤帮变得松软,顶板下沉速度增加,支架受力猛增,超前单体柱有卸载现象,工作面支架工作阻力增大。来压期间在开采过程中容易造成滚帮和塌顶,所以针对这一区域进行提前过架,打开护帮板、上梁进行维护。而且在空顶宽度超过0.3 m时,先伸出支架伸缩梁,伸出伸缩梁后仍超过规定时,及时移出支架。

2.2 初采期间工作面顶帮围岩分析

工作面煤壁片帮主要是因为在工作面前方支撑压力作用下煤壁发生水平和垂直变形而脱落的现象,支撑压力的大小与煤壁的支撑能力、煤体的内聚力和内摩擦角等有关,煤质愈硬,强度愈高,支撑压力的峰值愈高,峰值距煤壁的距离愈近,其相应的分布范围愈小;煤质愈软,强度愈低,支撑压力的峰值愈低,峰值距煤壁的距离愈远,其相应的分布范围愈大,这就是硬煤工作面的片帮深度小,片帮率低,而软煤片帮严重,片帮深度大的原因,合理布置工作面的采煤工序,采用及时支护的移架方式,由于落煤对顶板下沉的影响,实质上是由于控顶距加大,支撑压力叠加和前移,使直接顶迅速下沉的作用[3]。

a)初采期间工作面地质构造情况。工作面推进110m时出现A1异常体,推进115 m时,揭露X2陷落柱,影响范围为106架~120架。初采期间没有出现断层、挠曲现象;

b)初采期间滚帮情况及维护措施。受陷落柱和异常体影响,工作面出现煤岩层破碎、片帮、瓦斯涌出增大等现象,其中出现0.6 m~1.2 m的片帮情况,片帮在1个循环步距以内时,及时伸出支架伸缩前梁进行支护,控制端面距控制不超过0.34 m。当工作面片帮深度在2个循环步距以内时,及时伸出支架伸缩梁并打开护帮板提前过架进行支护,控制端面距不超过0.34 m。同时提高工作面的推进速度。

提高液压支架的初撑力,并带压移架,以求改善近煤壁处围岩的应力状态,减小端面顶板的下沉量及减轻煤壁片帮程度。具体措施是提高支架的初撑力,并要求端面冒高不超高300 mm,端面距不超过340 mm。

严格控制采高,尽量做到不留顶底煤和伞檐煤,使支架直接支撑于顶板。实践证明,当工作面留有顶煤或伞檐煤时,往往由于顶煤的松动和冒落,使支架控顶,从而因支架顶部约束减小而引起支架失稳倾倒,所以当顶板出现冒顶时,应及时在支架顶部用板梁或者大梁接顶,背严查实,有效控制顶板。

由于ZF7000/17/32型支架配有护帮板,当工作面出现片帮情况时不是很严重,片帮深度小于0.5 m要及时伸出护帮板维护煤帮,工作面打开护帮板滚帮深度0.5 m左右需上大梁维护。在护帮板和梁的配合维护中,没有出现比较大的冒顶现象。

到目前为止,工作面整体推进134 m,回风最大坡度18°,进风最大坡度10°,回进风高差25 m左右,支架在工作面推进的过程中能很好地适应工作面条件的变化,工作面没有遇到比较大的滚帮冒顶情况,对煤壁和煤帮滚塌情况维护良好,对比较大的冒顶滚帮维护适用分析有待在以后的推进过程中观察分析。

3 结语

通过近2个月初采期间工作面推进134 m左右进行现场资料的收集和观察,数据整理分析,ZF7000/17/32支架工作阻力理论计算值与实测值相差不大,工作阻力能满足基本顶来压时对顶板管理的要求,同时就目前为止该支架能适应工作面倾角、高差的变化,总体来看,ZF7000/17/32型四柱支撑掩护式液压支架的额定工作阻力为7 000 k N(42.1 MPa)是合理的,能适应工作面顶板管理的需要,但工作面在推进过程中尚未遇到比较大的滚帮和冒顶现象,对护帮板的适用性要求还有待在以后的推进过程中进行观察,ZF7000/17/32型支撑掩护式低位放顶煤液压支架适宜在五矿15#煤层使用,它必将为五矿高产高效奠定坚实基础。

摘要：针对综采工作面具体地质条件下所用支架作了合理工作阻力、底板比压校核、初撑力确定等选型的计算,确定了ZF7000/17/32型支架选型的合理性,同时对矿压数据进行了统计分析,对初采期间工作面顶帮围岩进行了分析,进一步验证了支架选型的合理性及支架的适用性。

关键词：综采工作面,支架,适用性分析

参考文献

[1]李晓君.南阳坡408盘区3号煤层液压支架工作阻力确定[J].同煤科技,2014(2):35-38.

[2]郭朋星,赵辉.大采高液压支架选型及适应性分析[J].煤炭技术,2010(12):4-6.

综采工作面液压支架选型设计 篇4

1 架型选择

(1) 对于直接顶分类属于1、2类, 基本顶分类属于I、Ⅱ级的工作面, 其老顶来压步距小, 来压相对稳定, 来压时强度缓和, 端面不稳定, 受移架影响较大。 (2) 对于直接顶分类属于3、4类, 基本顶分类属于Ⅲ、Ⅳ级的工作面, 老顶来压步距大且面向分布不均, 直接顶稳定。要求支架支撑能力足够, 能抗水平推力并且及时切顶。 (3) 采高对支架工作阻力影响也较为重要。采高加大, 冒落范围加大, 矿压显现强烈, 对支架工作阻力要求增加, 且装置设计应能防片帮、漏顶, 提高支架高度很重要。 (4) 液压支架控制方式有手动、液压及电液控制系统, 我国多用手动控制。 (5) 目前通用的有两柱掩护式和四柱式支撑掩护式两大类的支架。两柱掩护式支架在顶板条件恶劣的煤层中, 有明显的不足, 如对坚硬顶板, 它的切顶性能远不及四柱支撑掩护式;对顶板特松软的情况下它的顶梁调平困难, 维护顶板、防止架前片冒的性能也不如四柱支撑掩护式, 四柱支撑掩护式支架架型图如图1所示。

2 支架高度的确定

确定支架高度的主要因素是煤层厚度、采高及运输条件, 某面煤厚0.4~5.9m, 一般情况下, 支架的最大高度应至少为5.9m, 但是由于11-2煤质松软, 为防止和减轻煤壁片帮, 机采高定为2.0~3.98m, 大多数情况支架不需要升的太高, 而且支架最大高度的增大, 要导致最低运输高度的加大, 给运输、安装造成困难, 综合各方面因素, 支架的支撑高度确定在1.8~3.8m, 运输高度2.0~2.1m, 加平板车高也不超过2.5m, 基本能满足运输和安装的需要, 最大高度4.5m, 采高达3.5m~3.8m左右。

3 支架工作阻力和初撑力的确定

综合研究计算支架工作阻力为5488k N, 由于本工作面是在采区边缘防水煤柱下开采, 某矿区曾有过防水煤柱下开采压死埋架的历史, 而其原因尚未完全清楚, 同时我国现存计算支架工作阻力的理论方法没有考虑岩层的构造应力, 亦有待完善之处。为确保万无一失, 因此, 工作阻力选择为6400k N, 标准立柱缸径选Φ230mm, 初撑力确定为4653k N。约占支架额定工作阻力的74%。

4 液压支架应达到的移架速度和液压系统流量

为了保证高产高效工作面采煤机连续割煤, 整个工作面移架速度应不小于采煤机连续割煤的平均割煤牵引速度。实践证明, 移架速度高于采煤机牵引速度有利于高产高效。

某矿1724 (1) 工作面顶板条件不好, 要求带压移架, 底板也较软, 有时还会遇到更松软的煤底, 尤其是俯斜开采, 工作面淋水涌入机道, 会软化底板, 易造成支架钻底, 这些都给实现快速移架带来了难度。本面基于以上选择ZZ6400/18/38型支架的主要性能参数为:初撑力为4653KN, 为工作阻力的72.7%, 支架的比压2.07MPa, 支架宽度:1.43~1.60m, 支架高度能适应2.2~4.5m, 在后期工作面回采过程中, 安全阀开启较少, 满足了综采面的安全高效生产。

摘要：综采面液压支架选型往往造成大马拉小车现象, 其设计需根据具体工程顶板分类而选择, 本文对某综采面的液压支架选型进行了系统分析。

关键词：综采面,支架,选型设计

参考文献

[1]刘文斯.周源山煤矿22110综采工作面液压支架选型设计[J].采矿技术, 2010 (S1) :186-187.

工作面液压支架的合理选型 篇5

根据具体煤层赋存条件及矿压参数, 选择合理的液压支架型式, 需要确定的液压支架参数包括:支架阻力 (初撑力、额定工作阻力) ;支架支护面积及支护强度;支架结构高度 (最大和最小高度) ;立柱根数;顶梁和底座尺寸及其相对位置;防倒、防滑、防转、防片帮、调架、移架、端面维护等装置尺寸和能力;阀组的额定压力和流量等。但对支架设计及使用起决定作用的是支护阻力、支护强度及其载荷分布。

合理的支护强度应以使支架-围岩处于相对平衡状态必须的工作阻力为依据, 应使顶板下沉控制在有限范围内。尤其在老顶来压等当工作面处于最危险状态下, 仍能使工作面顶板状况保持良好, 特别是减少端面顶板的冒落。支架的合理支护强度应包括支架合理工作阻力、合理初撑力以及两者的比值, 对于坚硬和稳定顶板尚需考虑工作面每延米阻力, 此值反映支撑力矩的大小。增加工作阻力势必加大支架的重量及投资费用, 然而增大支护强度及提高安全系数又可增加支架使用年限, 减少损坏及维修, 因此在决定支架合理工作阻力时应有一定富余量。

因此, 合理的支架选型, 是实现采煤工作面安全高效生产的保证。

1 支架选型的依据

液压支架架型的选择虽然主要取决于顶板条件, 但还应根据其它地质条件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[1,2]。

(1) 煤层厚度。根据我国煤层赋存的特点, 厚度超过2.5 m、顶板有侧向推力或水平推力时, 应选用抗扭能力强的支架, 一般不宜用支撑式支架。根据煤层的不同硬度, 厚度达到2.5~2.8 m以上时, 需要选择带有护帮装置的掩护式和支撑掩护式支架。煤层厚度变化大时, 应选择调高范围较大的掩护式或双伸缩支柱的支架。

(2) 煤层倾角。倾角在10°~15° (支撑式支架取下限, 掩护式和支撑掩护式支架取上限) 以上时用带防滑装置的支架。倾角在18°以上时, 应同时用带防滑防倒装置。

(3) 底板强度。应使支架对底板的裁荷集度不超过底板的允许抗压入强度。在底板较软的条件下时应作验算。

(4) 瓦斯含量。对瓦斯涌出量大的工作面, 应符合煤矿安全规程的要求, 并优先选用通风断面较大的支撑式和支撑掩护式支架。

(5) 地质构造。断层十分发育, 煤层厚度变化过大, 顶板的允许暴露面积和时间在5~8 m2、20 min以下时, 暂不宜使用综采。

(6) 设备成本。在同时允许选用几种架型时, 应优先选用价格便宜的支架。

支架的架型与矿山地质条件适应与否, 对生产中液压支架的工况及使用效果影响极大。架型不仅包括支架对围岩的支护及掩护功能, 还涉及顶梁、底座、护帮及侧推等部件的合理性。所有这些必须充分考虑围岩类级、采高、倾角等主要开采要素。传统的选型方法是分析比较法, 即根据决定支架整体及各部件类型的主要因素列出可能选择的几种形式, 进行比较以决定最适用的形式及其参数, 在选择时也应考虑次要因素的作用。近代发展的专家评分法就是综合考虑各因素的影响程度, 用专家评分法对各因素的适应性及重要性做出评价, 以确定给定条件下的最优采型及结构。

2 支架选型的方法

目前液压支架的选型有两种方法:系统分析比较法及综合评分法。

2.1 系统分析比较法

系统分析比较法就是对要选择的多种方案的各个属性、部分、方面分别研究比较决定的方法。根据矿山地质条件来分析、比较及决定支架各部分的类型及参数。其选型原则为:

(1) 主要根据直接顶、老顶的厚度、物理性质、层理和裂隙发育情况及类级;结合采高、开采方法等因素确定支架的额定工作阻力、初撑力、几何形状、立柱数量及位置、移架方式、顶板覆盖率。下位顶板的稳定性对液压支架选型尤为重要, 例如经分析认为, 目前适用最广的架型为两柱支顶式掩护支架及支撑掩护式支架, 而前者可适用于老顶Ⅰ~Ⅱ级, 动压系数为1.2~1.5, 直接顶较稳定, 采高小于5 m的煤层;后者主要适用于Ⅲ级以上老顶, 动压系数约1.5以上, 直接顶中等稳定以上的煤层。

(2) 对于“三软”煤层, 目前采取的架型有两种两柱掩护支架。一种是短顶梁的支掩式托梁抠护支架, 为了缩小控顶距可采用插底式支架;另一途径是采取对顶板全封闭方式的支顶式掩护支架, 可采用长侧护板的整体顶梁加伸缩梁, 加大立柱的倾斜以增大支架的指向煤壁的水平支撑能力。

(3) 根据煤厚、变化范围及其规则程度, 确定支架最大和最小高度、活柱伸缩段数、加高装置。结合煤层的强度和节理发育程度确定是否采用护帮装置, 以及装置形式和尺寸。煤层厚度小于2.7 m时, 一般不使用护帮装置。

(4) 煤层倾角数据主要用于确定支架稳定性, 如防倒、防滑装置、锚固站及调架装置。

(5) 底板抗压入强度及平整程度用于确定底座类型是整体刚性底座或弹性连结的底座;根据底板载荷集度分布确定底座面积以及在软底时采用减少底座端部载荷集度峰值的架型或采用插底式还是设置抬底座装置。

(6) 依据煤层的瓦斯含量及释放方式确定支架的最小过风断面是否能满足通风要求。

(7) 全矿井内地质构造情况, 特别是断层落差、影响范围, 陷落柱的范围和规律。这一方面应使综采区段布置避开地质构造复杂区域, 宜用于断层落差小于l m, 最大不超过煤厚1/2的稳定煤层。此外应选对地质构造变化适应能力强的架型。

根据以上原则对可选择的支架架型及各部件的几个方案进行比较后, 决定采取某类型及其参数。

2.2 综合评分法

根据北京开采所的研究, 认为支架选型可采用下述综合评分法。

支架选型要素及评价。已知开采地质、技术条件进行支架选型时, 必须考虑各种支架对围岩的适应性及力学特性, 支架选型时必须优先考虑的要素有直接顶类别、老顶级别、底板类型、采高、瓦斯含量、煤层硬度、倾角, 它可以反映支架对围岩的适应能力、支架的力学特性和工作特性。根据上述要素和评价可初步进行支架选型。

除以上几种地质技术条件外, 还应考虑到上、下部采动条件, 两侧开采条件, 地质构造发育情况;深部开采等因素, 在影响明显时, 可适当降低顶板类级来处理。当顶底板含水, 使开采中底板积水时, 可适当降低底板抗压入强度来处理。

3 支架的选型在刘庄矿的应用

(1) 矿压参数。以刘庄煤矿13-1煤首采工作面为依据, 同时参考临近谢桥煤矿同煤层矿压观测资料, 填制矿压参数表, 如表1所示。

(2) 本工作面采用的液压支架类型及参数, 如表2所示。

(3) 支护强度的校验。对刘庄矿首采面的条件分析及ZZ10000-22/45支撑掩护式液压支架特征可知, 该支架对刘庄矿13-1煤及顶底板条件是完全适应的, 故本面选用这种型号支架控制顶板。

支护强度的校验:Pt=9.81 hγk

式中, Pt为工作面合理的支护强度, k N/m2;h为采高, 平均取3.85 m;γ为顶板岩石重力密度, 一般可取2.5 t/m3;k为工作面支柱应该支护的上覆岩层厚度与采高之比, 取6。

式中, S为支架顶梁宽1.75 m, 最大控顶距6 087 mm时的支架顶梁面积, S=10.65 m2。

支架顶梁承受顶板载荷小于支架额定工作阻力。同时液压支架底座比压2.29 MPa, 小于煤层底板岩石的抗压强度40 MPa。因此该支架满足工作面回采需要。

4 结语

通过分析比较及支架强度校验, 刘庄矿13-1首采工作面的支架选型是合理的, ZZ10000-22/45支撑掩护式液压支架能适应工作面的开采需求。

参考文献

[1]钱鸣高, 石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2003.

工业建筑管道支架的布置与选型 篇6

一、管道支架柱的布置

(一) 在布置管道支架的柱网时, 除符合管线走向的要求外, 支架柱位置的确定还应从以下几个方面给与考虑。一是管道支架外边缘与道路边的最小水平净距离。为了保证道路的安全通行, 管道支架外边缘与道路的最小水平净距离应不小于1.0m。二是管道支架与附近建筑物的最小水平净距离管道支架与附近建筑物的最小水平净距离, 在避开建筑物基础的同时, 有门窗的墙壁或凸出部分外边为3.0m, 无门窗的墙壁或凸出部分外边为1.5m。三是管道支架与地上建筑物和相关障碍物之间的立体交叉问题。当管道支架通过烟道、输煤栈桥、筛分间转运站或者管道支架之间发生交叉碰撞时, 应当与相关工艺专业协商解决。为妥善解决这类问题, 建议采用以下解决方法。一是按比例绘制出相应的断面图, 抓住相关位置的控制点, 相应降低该段范围内的管道支架标高。二是在条件允许情况下, 适当平移管线和管道支架。三是该段范围内管道支架应考虑地下沟道形式。

(二) 管道支架与地下建筑物基础、各种沟道及管道之间的交叉问题。 由于工业建筑中, 多个专业施工设计不是同时完成的, 并且不同类型基础的尺寸大小和埋深各不相同, 因此经常出现地下管道与管道支架的碰撞现象。为妥善解决这类问题, 建议采用以下解决方法。一是地下管道与管道支架柱碰撞时, 可在不影响地下和地上管道走向的前提下, 适当调整支架柱的位置, 避开地下管道。二是地下管道位于支架柱基础的下方或者附近时, 在采取调整支架柱位置的同时, 适当加深支架柱基础埋深, 使地下管道从基础顶上部通过, 或使支架柱基础底标高与地下管道的底标高平齐, 适当改变支架柱基础形状, 如将方形基础改为长方形基础, 使地下管道从基础边通过。

二、管道支架的分类与选择

管道支架按材料分有钢筋混凝土结构及钢结构;按外形分有T形、∏形、单层、多层、单片、空间支架等。管道支架最基本的分类应按管道对变形的适应能力分为:固定支架、活动支架和摇摆支架。其中摇摆支架对管道的变形适应能力最强, 因而最为经济。但摇摆支架制作较麻烦, 半铰性能可靠度不足, 且半铰构配件老化后更换困难, 在工程中已经较少采用。

(一) 选用管道支架应遵循下列原则。

一是在管道上不允许有任何位移的地方, 应设置固定支架。固定支架要生根在牢固的厂房结构或专设的结构物上。二是在管道上无垂直位移或垂直位移较小的地方, 可装活动支架或刚性支架。活动支架的形式应根据管道对磨擦作用的不同来选择。三是对由于摩擦而产生的作用力无严格限制时, 可采用滑动支架。四是当要求减少管道轴向摩擦作用力时, 可采用滚珠支架。五是当要求减少管道水平位移的摩擦作用力时, 可采用滚柱支架;滚珠与滚柱支架结构较为复杂, 一般只用于介质温度较高或管径较大的管道上。在架空管道上, 当不便装设活动支架时, 可采用刚性支架。六是在水平管道上只允许管道单向水平位移的地方, 在阀门的两侧, ∏型补偿器两侧适当距离的地方, 应装设导向支架。七是垂直管道通过楼板或屋顶时, 应设套管, 套管不应限制管道位置和承受管道垂直负荷。八是对于室外架空敷设的大直径管道的独立活动支架, 为减少摩擦力, 应设计为挠性的或采用可靠的滚动支架, 避免采用刚性支架。

(二) 滑动支架。

滑动支架是在支撑点的下方支撑的支架, 除垂直方向支撑力及水平方向摩擦力以外, 没有任何阻力。滑动支架是管道设计人员在没有提应力管系前最常用的支架。非应力管系除个别特殊的情况外都可以使用滑动支架进行支撑。

(三) 导向架。

导向架是使管道只能沿轴向移动的支架, 并阻止因弯矩或扭矩引起的旋转。由于结构的原因常兼有限制侧向线位移的作用。导向架就是在滑动支架的基础上增加了管道的方向束缚, 防止管线侧向位移等情况的发生。导向架一般设置在应力管线上, 由应力专业对应力管系经过计算后提出。但是在常规配管当中, 下面几处地方我们应该自行设置导向架。一是在长距离输送物料的管廊上, 如果没有设置膨胀弯, 在设置两个滑动支架后应该设置一个导向架, 来限制其横向位移。二是管廊上管道方向发生改变后应在相应的位置上设置导向架。三是塔顶输送下来的物料管线, 第一个支架以后的支架都应该设置为立管上的导向架。支架应该设置为四个方向的导向架, 以防止管道因风荷载产生的摇晃。四是调节阀出口的第一个支架应该设置为导向架。

(四) 固定支架。

固定支架是不许与支撑点有三个轴线的全部线位移和角位移的支架。固定支架为保护性支架, 在很多情况下都强制设置为固定支架, 目的是保护管道避免发生撕裂、震动等。一般情况下, 下列几种情况必须设置固定支架。一是在长距离的管廊上, 对于那些有膨胀弯的管线, 两个膨胀弯之间必须设置一个固定支架, 目的是使两个固定支架之间的管道应力能够全部消失在膨胀弯上。二是塔顶输送下来的管线, 第一个支架应该设置为固定支架, 以缓解管口的受力情况。支架应设置在封头焊缝下方大于500mm的地方。三是调节阀前应设置一个固定支架, 防止因安全阀起跳产生的管道震动情况的发生, 做到保护管道的作用。

三、支架柱长细比的控制

支架设计时, 除了满足强度稳定的计算要求, 还要满足长细比的构造要求。单层独立式管架的计算长度及长细比如表1所示。

四、管道支座的选择

管道支座主要分为固定支座、滑动支座和滚动支座。管道的固定支座用于固定支架上。由于管道纵向水平推力较大, 需要通过固定支座传递到固定支架上, 所以一般采用管道与管托焊接, 管托与支架柱顶部埋件焊接的连接方式。 管道的滑动支座和滚动支座用在活动支架上。活动支座主要承受管道的垂直荷载和一定的水平摩擦力。为了减小水平摩擦力, 以前常常采用低摩擦力系数的滚动支座。由于滚动支座的滚轴在长时间的使用过程中容易生锈, 阻碍滚轴的滚动, 影响滚动摩擦的效果, 因此目前很少采用滚动支座。为了解决滚动支座中出现的问题, 并同时达到滚动支座低摩擦系数的效果, 目前常常采用聚四氟乙烯滚动支座, 即在钢板之间的板面上涂上聚四氟乙烯材料。

五、结语

支架选型 篇7

关键词：液压支架,选型设计,支护强度

0 引言

随着煤矿开采技术的发展,35°以下倾角的薄煤层及中厚煤层综采技术已经得到长足的发展,并不断创出新的高产高效记录。而对于大倾角(35°～45°)的厚煤层如何实现安全、高效地开采一直是困扰许多矿区发展的技术难题。

工作面支护是大倾角厚煤层综合机械化开采的最大难题,液压支架是实现大倾角厚煤层综采的关键设备。其难点表现在以下方面:支架处于自然失稳状态、极易倾倒下滑、顶底板难以控制、移架困难、支架外载复杂、工况恶劣、安全性与可靠性难以保障。因此,其可靠性和适应性是决定综采工作面能否实现安全高效生产的关键。工作人员需要根据工作面地质条件、矿山压力、煤层赋存情况及通风、安全要求,确定液压支架的架型、支护强度、工作阻力等重要参数和防倒防滑等安全措施。

1 那精煤矿1 01工作面概况

都安县那精煤矿101首采工作面位于三煤层,倾角为14°～30°,平均为24°,煤层全长约6 km,倾向斜深约1 300 m,煤层纯厚度为1.40～5.10 m,平均厚为3.1 m。最大埋深为478 m。工作面顶板为灰黑色燧石灰岩或炭质灰,硬度>8。底板为白色燧石灰岩,内夹石灰岩硬度>8。

三煤层呈层状产出,煤层中夹矸量较多,结构较复杂,一般为0～5层,局部可达8层,夹矸呈层状,其单层厚度以0～20 cm居多;局部厚度达1 m左右,夹矸主要为炭质页岩,局部为薄层燧石层和炭质灰岩。目前揭露的煤层,夹矸为0～80 cm,硬度>8。

该矿井煤尘无爆炸危险性,煤炭自燃倾向性为三类:不易自燃。

2 液压支架与煤层赋存条件适应性分析

2.1 支架对顶板支护的适应性

101工作面顶板为隧石灰岩或石灰岩,顶板岩性较好,属中等稳定顶板,在掘进过程中,顶板稳定性较好,不易冒落,在回采中需要注意顶板周期来压情况。三煤层属于中硬媒,煤质的硬度适中,在井下掘进过程中,有片帮现象存在,因此支架需要设置伸缩梁加护帮板结构。

2.2 煤层倾角大,属于大倾角煤层

矿井内所有煤层均属于大倾角煤层,综采设备在使用中需要注意自然下滑和倾倒的现象,所有设备都需要设置防倒防滑装置。对大倾角综采工作面,支架的防倒防滑是极为重要的,将采取包括工作面基本架防倒防滑、排头支架防倒防滑、排尾支架防倒防滑等有效措施,确保支架不倒不滑。

2.3 刮板输送机、支架对底板的适应性

直接底为燧石灰岩,属中硬底板,有较强的抗压能力,预计支架使用过程中不会产生扎底现象,但支架采高较大,为加快推移速度,并避免扎底现象,需设置抬底机构。但与广西百色百矿集团有限公司各煤矿现有使用习惯不同,需要改变工人的操作习惯。

3 液压支架结构与参数设计

3.1 液压支架架型选择

液压支架架型的选择直接关系综采工作面成套设备的有效发挥和可靠性。国内大采高液压支架主要有2种架型:①四柱支撑掩护式支架:四柱直立支撑,支护效率高;控顶空间大,构件较长,支架调高范围略小,重量较重;适应于稳定以上顶板。②双柱掩护式支架:两柱斜撑,调高范围大;支撑合力靠前,适应稳定以下顶板;平衡千斤顶有适应顶板压力变化、改变合力作用点的功能;结构相对紧凑、简单;重量和费用比支撑掩护支架少15%～20%。

根据那精煤矿的煤层顶板属稳定顶板、周期来压较明显的老顶条件,选择双柱掩护式液压支架。

3.2 液压支架高度确定

为适应煤层厚度变化,保证架发挥正常支护作用,按煤炭行业标准《液压支架设计规范》(MT/T556-1996)的规定选取支架的最大结构高度。

选取本型液压支架结构高度为1.8～4.1 m,支架调高范围较大,适应煤层厚度的变化,以便提高煤炭的回收率,并减少割顶、底板岩石的量,减少煤炭的含矸量。

3.3 液压支架合理工作阻力的确定

3.3.1 确定液压支架合理支护强度的原则

(1)能够对工作面围岩进行有效控制,实现综采工作面的安全生产。

(2)在一定的时间内,能够维护工作面支架与围岩关系的相对稳定,保证综采工作面顶板在初次来压和周期来压时,液压支架立柱有一定的下缩量。

(3)能够保证支架对顶板有一定的“初撑力”,避免煤壁不因超前压力显现出现片帮、冒顶的现象。

3.3.2 用顶板分类法确定支护强度

通过对国内同类综采工作面顶板资料进行分类和比较,可知三煤层直接顶属于3类稳定顶板,基本顶为Ⅲ级顶板,属来压强烈顶板,其初次来压最大步距为63.5 m,周期来压最大步距为26 m。

根据《缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类》标准中基本顶为Ⅲ级顶板,必需的支护强度按公式(1)计算。

额定支护强度下限值计算公式:

式中,Ps为额定支护强度下限,kN/m2;hm为采高,m;Lp为基本顶周期来压步距(结合理论分析和实际观测,取25m),m;Bc为控顶宽度(其值为梁端距加上顶梁长度),m;N为直接顶充填系数,N=hi/hm;hi为直接顶厚度,m。根据煤层赋存条件,将各参数代入式(1)如下:

3.3.3 支护强度的选择与确定

根据以上分析,为保证有一定的支护强度,考虑设备适用性、可靠性、经济合理性等因素,综合确定三煤层101工作面液压支架最小支护强度为0.644 Pa。

3.3.4 液压支架工作阻力的选择与确定

工作面液压支架工作阻力的确定,是液压支架主要参数选择重点之一,其目的是使工作面岩层控制在达到最优的技术经济效果的前提下,保证支架工作的高可靠性和较高的适应性。考虑101工作面顶板完整性较好,不易冒落,因此备用系数按最高选取。

根据式(1)确定的支护强度,工作阻力的确定如式(2)所示。

式中,F为液压支架工作阻力,kN;Ks为安全系数;Ps为额定支护强度下限,kN/m2;Sc为液压支架中心距,m;Bc为控顶宽度(其值为梁端距加上顶梁长度),m;η为液压支架的支撑效率。

将各项参数代入式(2)如下:

根据以上计算,支架的最低工作阻力为5124 kN。考虑在1.5 m中心距条件下,需选用缸径为280 mm的立柱,为充分发挥立柱的效能,保证液压支架有更高的可靠性,安全阀的开启压力设定为42.2 MPa,即液压支架的工作阻力确定为5 200 kN。

3.4 ZY5200/18/41型液压支架主要技术参数

根据以上分析,确定三煤层1 0 1工作面支架型号为ZY5200/18/41型液压支架。该液压支架主要结构如图1所示,主要参数见表1。

3.5 支架的特点及关键技术措施

(1)顶梁为整体式,有如下优点:①顶梁前端上翘,缩短了第一接顶点到煤壁的距离,有利于顶板矿压的控制,减少片帮的发生;②结构简单,支架前部承载能力大,可以有效地控制顶板,减缓支架上方顶板压力向煤壁方向转移,从而减小片帮。

(2)液压支架设置伸缩梁结构,采煤机割煤后及时护住顶板,可以尽最大可能地减少伪顶的冒落量。

(3)通过结构优化,结构紧凑,尽量压缩支架的纵向断面,同时采用高强度钢板,有效地减轻了支架重量。

(4)为防止支架运行过程中出现“高射炮”现象或出现“高射炮”现象而损坏平衡千斤顶,本设计采取了如下技术措施:①加大平衡千斤顶的推、拉力,现选用2根Φ140/Φ85 mm千斤顶,能较好地调节顶梁受力作用点的位置,适应性强。②顶梁与掩护梁之间设有刚性限位装置,防止千斤顶被拉坏。

4 大倾角综采液压支架防倒、防滑措施

当支架支撑在顶底板之间,支架是不存在下滑问题的。支架出现倒架,大多是支架上方冒空,顶板局部失去完整性,上部顶板有向下移动空间,当顶板垮落时,这个倒向力的显现使支架倾倒。

4.1 支架防倒技术研究

如果支架的重心铅直线在支架底座内,支架是不会倾倒的,如果铅直线在底座外部,支架就会倾倒。根据101工作面所选液压支架中心距及采高,支架在倾角大于20°的工作面会出现倾倒。支架要加防倒装置,其主要措施如下。

(1)保证支架顶梁间没有间隙,使它没有倾倒的空间;支架侧护板千斤顶、侧推弹簧使支架顶梁相互靠紧,始终保持有足够的扶正力,防止倒架。

(2)在邻架顶梁间增设调架千斤顶,当支架出现倾倒时,以支撑顶板的相邻支架作支点,用千斤顶调整该支架位置(如图2所示)。

4.2 支架防滑技术研究

支架在前移过程中是否会下滑,关键是支架下滑力与支架摩擦力相互作用的结果。如果下滑力大于摩擦力,则支架下滑;反之,则不下滑。减少支架下滑有如下措施。

(1)将工作面布置为伪斜,减小工作面实际倾角。

(2)防止支架下滑的另一技术措施是推移杆全程导向,推移杆和底座间隙控制在15～20 mm (单侧)。推移杆在任意位置,推移杆和底座间间隙不变,控制运输机下滑。

(3)影响支架下滑的另一个重要因素是刮板运输机是否下滑,由于支架推移杆是和刮板运输机连在一起的,因此刮板运输机和支架连接的耳子控制支架位置。刮板运输机下滑必然带动支架下滑,同样刮板运输机上窜也带动支架上窜。因此,在综采工作面控制刮板运输机的位置也基本控制了支架的位置。

(4)相邻支架底座之间设置防滑千斤顶,以有初撑力的支架为支点,可以调整相邻支架的位置(如图3所示)。

(5)将刮板运输机和支架间设置防刮板运输机下滑装置,每隔5架1组,推移刮板运输机时,通过控制防滑千斤顶动作,牵动刮板运输机上移(如图4所示)。

5 结论

针对广西百色百矿集团有限公司那精煤矿101工作面煤层赋存情况,本文通过对液压支架与煤层赋存条件的适应性分析,对大倾角综采工作面液压支架进行选型设计。设计的ZY5200/18/41两柱掩护式液压支架通过在1 01工作面生产,取得了良好的使用效果。该液压支架具有节约成本、工艺简单、安全高效等优点。说明该支架方案选型1 0 1综采工作面的地质条件,并满足了那精煤矿的使用要求。该架型在贵州安顺市六枝特区六龙煤矿大倾角厚煤层综采工作面中也得到较好的应用,为国内类似煤层条件下的液压支架选型设计提供了依据。

参考文献

[1]王国法.液压支架技术[M].北京:煤炭工业出版社,1999.

[2]王国法.高效综合机械化采煤成套装备技术[M].北京:中国矿业大学出版社,2008.

[3]李明忠.坚硬顶板条件下综采面设备选型及液压支架设计[J].煤矿开采,2010(4).

[4]李明忠,李雪伟,胡万昌.极软厚煤层“抱采”放项煤采煤法与液压支架设计研究[J].煤矿开采,201 3(6).

支架选型 篇8

1 工作面概况

某矿的12091工作面情况如下:埋深230m左右, 走向长430m, 倾向长115m。该工作面内煤层赋存稳定, 煤层顶、底部各有一层酥煤, 煤层平均厚度5.84m。煤层直接顶为泥岩, 厚度0.93m左右;底板为灰黑色粉砂岩, 含植物化石碎片。工作面绝对瓦斯涌出量为3.9m3/min, 有煤与瓦斯突出危险。

2 工作面支架优选配套选型的原则

1) 《煤矿安全规程》规定突出煤层不能采用放顶煤开采, 而使用单体液压支柱的炮采工作面不能满足安全高效开采的要求。2) 工作面瓦斯涌出量大, 要求支架需有足够的通风断面;3) 工作面顶板坚硬, 老顶来压势必给工作面造成强冲击, 要求支架具备较高的强度, 以及较大的初撑力和工作阻力。4) 适应采煤工作面地质条件的变化。5) 满足设计生产能力要求。6) 设备性能参数匹配。刮板输送机的生产能力应大于采煤机的生产能力;乳化液泵站的输出压力和流量应满足支架额定初撑力及支架移架的初撑注液速度的要求;放炮落煤步距应与支架推移步距相适应;刮板输送机各中部槽推移连接装置与支架推移千斤顶连接装置的结构和间距应匹配。

3 工作面支架装备优选配套分析

3.1 分体顶梁组合悬移液压支架

支架简介:1) 分体结构顶梁, 需要铺顶网;2) 预留双前伸梁位置, 标准配置右、单前伸梁;3) 具有组合支架的特点:稳定性好、操作简单、性价比高;4) 支架高度根据用户地质情况确定, 最高支架2500mm。适用范围:1) 炮采、炮采放顶煤;2) 除地质条件较好的工作面以外, 适应软煤、破碎顶板、软底、层理节理发育好的煤层;3) 压力较小的工作面;该系列支架通过拖梁连在一起, 两个顶梁以拖梁为支撑移动, 在工作面拖梁全部前移后一次移动到位, 克服了悬移支架稳定性较差的弊端。但是适应性较差, 当工作面应力较大时, 支架的稳定性也成了问题。

3.2 整体顶梁组合悬移液压支架

3.2.1 支架特点

1) 支架稳定性好。由于工作面支架通过托梁系统联为一个整体, 使得支架稳定性明显增强, 安全性极大提高。如果某架上方出现顶空或未支撑好, 相邻支架通过前后托梁托起该支架整体支护顶板, 使其不歪扭、不倾倒、不下落, 有效避免了工作面歪架、倒架。2) 护顶面积大。标准顶梁规格为宽0.96米、长2.6米的整体箱式结构, 护顶面积可达95%以上 (与综采支架相同) , 由于对顶板实现了全封闭管理, 所以在破碎顶板工作面不会出现漏顶现象, 支护效果良好。3) 移架速度快。由于该支架液压系统采用集中控制, 而使前移动作简单, 移架速度快, 极大地提高了工效。4) 可用于松软底板工作面。支架在坚硬底板工作面使用时可不用底盘;在松软底板工作面使用时, 可加装两柱共用的底盘。5) 采高增大, 支护力调节范围宽。良好的稳定结构及可加长、加强的顶梁, 当配以大直径或加长支柱时, 采高可达3米。

3.2.2 适用条件

1) 炮采或炮采放顶煤;2) 除地质条件较好的工作面以外, 适应软煤、破碎顶板、松软底板, 层理、节理发育紊乱的煤层, 煤层厚度变化较大的工作面;3) 工作面倾角≤18°;4) 适应煤层厚度:2米以上;

4 整体顶梁组合悬移液压支架选型计算

1) 支护强度计算。该矿工作面直接顶为泥岩, 厚度0.93m, 比重2.6 t/m3;老顶为大占砂岩, 厚度24.1m, 比重2.7 t/m3;煤层厚度5.84m, 分二层开采, 单层采高2.9m。根据常规顶板来压强度计算公式, 即按4~8倍采高计算顶板最大来压强度, 取8倍采高则:

ZH2000/15/35Z型支架配备4根支柱时支护强度为0.690MPa, 大于工作面顶板最大来压强度, 能满足支护要求。

2) 工作阻力。ZH2000/15/35Z型整体顶梁组合悬移液压支架的宽960mm, 长2900mm。支架支护面积为2.784m2, 所受顶板的压力为:P=625.47×2.784=1741.3KN

可见所选支架额定工作阻力2000KN, 是满足要求的。

3) 部分经济技术指标对比。采用单柱+π梁和ZH2000/15/35Z型整体顶梁组合悬移液压支架支护, 均采用三班生产, 部分经济技术指标对比如表1所示。

5 结论

综上分析, 可以得出如下结论:

1) 从支护工艺看, 采用ZH2000/15/35Z型比单柱+π梁支护减少了很多工序, 如单柱反复支、撤, 顶梁反复拆移以及戗柱、对柱的支设等。2) 从安全方面看, 采用ZH2000/15/35Z型比单柱+π梁支护本质上更安全, 且对“人”的素质要求不高, 降低了人员操作的安全风险。3) 从劳动组织方面看, ZH2000/15/35Z型比单柱+π梁支护用人少, 劳动强度低。4) 从经济技术指标方面看, ZH2000/15/35Z型比单柱+π梁支护更优。分二层开采减少了一套巷道系统, 特别是采用整体顶梁组合悬移液压支架能极大的提高月产量, 使月产量达到3.708万吨。

综上所述, 采用ZH2000/15/35Z型整体顶梁组合悬移液压支架开采现有煤层技术上可行, 安全上可靠, 经济上合理且效益明显。

摘要：根据某煤矿工作面地质构造、矿压、瓦斯赋存及经济效益的情况, 结合突出煤层坚硬顶板条件支架选型的原则, 对不同种类支架优缺点进行比较分析, 最后通过计算对工作面支架进行了选型。保证了工作面生产安全, 提高了矿井经济效益。

关键词：突出煤层,坚硬顶板,选型,支架

参考文献