【摘 要】通過對艾維爾溝煤礦的地質(zhì)條件進行分析，采用冒落充填法和經(jīng)驗法對液壓支架強度進行了確定，并確定液壓支架的架型、工作阻力及主要參數(shù)。

【關鍵詞】液壓支架 支護強度 放頂煤

一、前言

液壓支架是一種煤礦機械，結(jié)構(gòu)復雜，但可操作性強。液壓支架是綜采工作面的重要配套設備之一，它與滾筒采煤機、刮板輸送機稱為綜采成套設備三大件（如下圖所示），另外還與轉(zhuǎn)載機和乳化液泵站等配套使用，實現(xiàn)采煤綜合機械化。

圖1 煤礦工作面設備布置圖

在綜采工作面回采工程中，為了防止頂板過早塌落，維持一個不定期的工作空間，保證工人安全，維護各種作業(yè)的正常工作，必須對頂板進行支護，而液壓支架能夠可靠有效地支撐和控制工作面的頂板，隔離采空區(qū)，并能實現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機等一整套工序，所以它負擔著控制管理頂板、維護正常工作空間、保護人員及設備安全的重要任務，并為工作面產(chǎn)量和效率迅速提高奠定基礎。

液壓支架的選型與煤礦的地質(zhì)條件有關，具體結(jié)構(gòu)還要與采煤機、刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機的結(jié)構(gòu)和位置有關，因此液壓支架的設計是一個全系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計。

二、地質(zhì)條件

新疆焦煤集團艾維爾溝煤礦15112工作面位于5#煤層南翼，回風巷開口底板標高位于+1755m水平，走向長度1430米，寬度4.2米，下幫高度2.8米。運輸巷開口底板標高位于+1683m水平，走向長度1423米，寬度 4.9米。工作面走向長度1200米，采高4.5米，支架寬1.5米，煤層傾角38°以下，正傾斜開采，開切眼長度257米，預計工作面礦壓參數(shù)參考表（見表1）：

三、液壓支架選型

（一）支護高度的確定

根據(jù)地質(zhì)報告上的鉆孔資料，15112工作面位于5#煤層南翼采區(qū)煤層厚度較大，煤層厚度在2.7～4.5m之間，平均厚度3.6m，根據(jù)各煤層所占比例及支架立柱的伸縮比，液壓支架的支護高度確定為2.2m到4.5m。

（二）架型的確定

根據(jù)該煤礦的煤層賦存條件，采煤方法確定為綜合機械化一次采全高采煤工藝，回采工作面采用后退式；工作面頂板管理采用全部垮落法。液壓支架形式確定為四柱支撐掩護式。

其主要優(yōu)點如下：

1.生產(chǎn)能力大，一個長壁綜采工作面生產(chǎn)能力可以達到300萬t/a左右，礦井效益好。

2.安全可靠。長壁綜采利用液壓支架護頂，支護強度高，工作面操作空間大，且安全性高。

3.資源回收率高。長壁綜采能實現(xiàn)全部垮落法管理頂板，煤炭回收率高。

4.機械化程度高，可以大大降低工人的勞動強度，有助于減人增效。

（三）工作阻力的確定

1.按冒落充填法進行計算

支護強度：Ps=n*H*γ/[Kp-1]

式中：Ps支護強度，KN/ ㎡

H采煤高度，4.3m

Kp-碎漲系數(shù)，取1.25

n——支架受力不均勻系數(shù)，根據(jù)煤層取1.8

γ——頂板巖石容重 ，2.5t/ m3

代入上式

支護強度Ps =1.8×4.3/（1.25-1） ×2.5×9.8=758.5KN/㎡

液壓支架工作阻力Qs= Ps·（Bc·Sc）

式中：Qs——支架工作阻力，KN

Ps——支護強度，KN/ ㎡

Bc——支架控頂距離，5.0m

Sc——支架中心距，1. 5m

液壓支架工作阻力Qs=758.5×5.0×1.5=5689KN

2.按經(jīng)驗公式計算

Ps =nrH

式中：Ps——支護強度，MPa；

n——計算參數(shù)，原蘇聯(lián)取7～10，此處取7；

r——巖石容重，t/m3，取2.5；

H——支架最大支護高度m，4.5。

則Ps =7×2.5×4.5×9.8=771.75KN/㎡

則 液壓支架工作阻力Qs= Ps·（Bc·Sc）

式中： Qs——支架工作阻力，KN

Ps——支護強度，KN/ ㎡

Bc——支架控頂距離，5m

Sc——支架中心距，1.5m

液壓支架工作阻力Qs=771.75×（5×1. 5）=5788KN

以上二種計算方法相比較，工作阻力相差不大，液壓支架的工作阻力取5800KN，為了能兼顧各礦井的需求，建議選用ZZ6400/22/45的支架。

四、工作面設備

通過對同礦區(qū)的其他煤礦綜采工作面調(diào)研考察，以及尊重礦方操作工人的使用設備習慣，對艾維爾溝煤礦配套設備綜合考慮，最后確定設備為：

采煤機：MG400/930-WD

刮板運輸機：SGZ800/800

轉(zhuǎn)載機：SZZ730/110

破碎機：PLM1000

中間支架：ZZ6400/22/45

過渡支架：ZZG6400/22/45

五、液壓支架設備

液壓支架參數(shù)的確定

考慮到該工作面傾角大，操作方式為鄰架手動操作，配置防倒放滑結(jié)構(gòu)。液壓支架的主要技術參數(shù)具體如下：

（一）支架形式： 四柱支撐掩護式液壓支架

六、結(jié)束語

該煤礦其他工作面采用的液壓支架工作阻力選擇，在實際工作中顯現(xiàn)出了阻力較低的缺陷，因此此次增大了工作阻力，為了兼顧其他工作面，最終選擇的液壓支架型號是ZZ6400/22/45。

該設備配置了前梁帶活動側(cè)護板，其實從使用情況看，經(jīng)濟效益不太明顯。從技術角度看，頂板容易鼓包，使用前梁上下擺動可以將頂板鏟平，但也給活動側(cè)護板帶來了巨大的損壞環(huán)境，因此以后可以考慮取消前梁活動側(cè)護板結(jié)構(gòu)。

本文通過對艾維爾溝煤礦的地質(zhì)條件進行分析，采用冒落充填法和經(jīng)驗法對液壓支架強度進行了確定，并確定液壓支架的架型、工作阻力及主要參數(shù)。

參考文獻：

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[2]任曉東，于海亭，張銀亮. 韓家灣煤礦綜采工作面液壓支架研制[J].煤礦開采，2008（10）：66-68

[3]高小峰，孔杰，薛華俊，等. 黑梁煤礦綜采工作面液壓支架選型設計研究[J].山西建筑， 2013（2）：69-71

作者簡介：

朱慶波（1982-），男，漢族，山東臨邑人，中級工程師，碩士，畢業(yè)于新疆大學，研究方向為機械制造及自動化專業(yè)，一直從事液壓支架設備研究設計工作。