第一章 液压支架的选型

第一章 液压支架的选型

第三节 液压支架的架型选择

一、架型的选择

当工作面直接顶类别，老顶级别已确定经过分析论证后，可按表1-4选择支架型式。

使用表1—4时，考虑下列因素：

1）煤层厚度为3.3 ~3.7米，顶板有侧向推力时，一般不宜采用支撑式支架。

2）煤层烦角为1 0～120

(支撑式支架取下限，掩护式取上限)以上时，支架不必考虑防滑防倒装置。 3）底板强度、支架对底板比压应小于底板岩石允许抗压强度。

4）瓦斯涌出量大应优先选用通风断面大的支撑式或支撑掩护式支架。 5) 设备成本，能同时允许选用不同架型时，应优先选用价格便宜的支架。 老顶级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 直接顶类别

1

2

3

1

2 3

1

2

3

4 4

架 型

掩护式 掩护式 支撑式 掩护式 掩

护或支撑掩护式

支撑式

支撑掩护式

支撑掩护式

支撑或支撑掩护式

支撑或支撑掩护式

支撑式 采高＜2.5m 时

支撑掩护式

采高＞2.5m 时

支架支护强度/MP a

采高/m

1 0.294 1.3×0.294 1.6×0.294 ＞2×0.294

结合深孔爆破，软化顶板等措施处理采空区

2 0.343(0.245) 1.3×0.343(0.245

) 1.6×0.343 ＞2×0.343 3 0.441(0.343) 1.3×0.441(0.343

) 1.6×0.441 ＞2×0.441 4

0.539(0.441)

1.3×0.539(0.441

)

1.6×0.539

＞2×0.55

表1-4 适应不同等级顶板的架型和支护强度

另外，表1-4中的支护强度是指单位面积上的支撑力大小，括号内数字是掩护式支护强度；但允许有5％的波动范：1.3，1.6，2分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ级老顶比l 级老顶的增压倍数，Ⅳ级老顶由于地质条件变化较大，只给出最低限2，具体数字应根据实际情况确定，单体液压支柱的支护密度，可用表中的支护强度除以工作阻力计算。表中采高系最大采高，具体采高下的支护强度可用插值法计算。 由以上分析并根据该矿井的地质条件等因素选择支撑掩护式液压支架。 二、液压支架结构参数的确定

液压支架的结构参数，主要指液压支架的结构高度，液压支架的结构高度，应能适应采高的要求。它根据煤层厚度(或采高)和采区范国内地质条的变化等因素来确定。其选择的原则时：在最大采高时，液压支架应能“顶得住”，在最小采高时，支架能“过得去”。支架最大结构高度max z H 和最小结构高度min z H ，具体由下面经验公式计算：

max max 1z H M S =+ （m ）=3.2+0.3=3.5 m

min min 2z H M S =--b-c （m ）=3.2-0.3-0.1-0.1 =2.6 m

式中： max min ,M M ——分别为煤层最大、最小采高；m ；1S ——为伪顶冒落的最大厚度，对于中厚煤层支架取200-300mm ，这里取300mm ；2S ——为顶板周期来压时的最大下沉量，对于中厚煤层支架取300-400mm ，这里取300mm ；b ——支架卸载前移时立柱伸缩余量，这里取100mm ； C ——支架顶梁上存留的浮煤和碎矸石厚度，这里取100mm 。 三、支护强度和工作阻力的计算

1)支架支护强度q ：支架单位支护面积上的支撑力。它是衡量液压支架性能的一个重要参数，可由下列方法确定:

按经验公式估算:ｑ=KM ρg 610-（Mpa ）

=8 ·3.5 ·2.5·410·610-=0.73 MPa

式中： K ——为作用于支架上的顶板岩石厚度系数，中厚煤层一般取5—8,这里取8；M ——为最大采高3.5m ；ρ——岩石密度，-般

取2.5t ／3

m g ——为重力加速度，取10 m/s

2)确定支护强度后，按下面公式计算支架的工作阻力F ：F qA = =0.73·310·6=4380 kN

式中：F ——支架的工作阻力，kN;q ——支护强度,kN/2

m ;

A ——支架的支护面积, 2m ;根据国产液压支架的发展趋势，支护面

积取62

m ；

有一种观点认为，支架的制造费用主要决定于支撑高度，而与工作阻力关系不大，因此使用高工作阻力的掖压支架是有利的，在此选定液压支架的工作阻力为5200 kN 。

3)支架的初撑力：我国近年来设计制造的液压支架，初撑力普遍达到工作阻力的80%以上，现取0.8计算公式如下:

z F F =·0.8=5200·0.8=4160 kN

四、支架中心距与宽度

支架中心距应与输送机一节溜槽的长度相适应，一般为1.2m~1.5m ，现选取1.5m 。支架的宽度取1.42 m 。 五、顶梁长度 顶梁长度与液压支架的结构形式、支护方式、输送机宽度和采煤机的结构尺寸有关，选支架时应该校核这些关系尺寸是否合适。

A L C

B K =-+=6

0.3 3.71.5-=m 式中： A ——一架支架的支护面积，62

m ；L ——支架顶梁长度，1.42m ；C ——梁端距，0.3m ； B ——支架顶梁宽度，1.420m ；K ——架间距，0.08m ； 六、选择液压支架型号

由上面计算出的支架最大和最小结构高度和支护强度的数值，从液压支架产品目录中选择ZZ5200型支撑掩护式液压支架/19.5/42，乳化液泵选MRB125/31.5，支架的规格和主要技术参数如下表： 表 3-5 ZZ5200/19.5/42型支撑掩护式液压支架技术参数

第二章 滚筒采煤机的选择

正确选择和使用采煤机是提高采煤工作面，生产能力的一项主要任务，对采煤工作面的生产效率、能耗、安全等都具有重要影响，但采煤机选型涉及问题较多，它不仅与煤层的厚度，倾角及煤的物理机械性质、地质条件等有关，还要考虑与支护设备，运输设备之间配套关系，因此，在选型过程中要考虑多方面因素，综合分析后去确定。

第一节 采煤机选型

一、原始资料

矿井年产量：n Q =1200000 t/年；煤层倾角 100

；平均采高 H=3.2 m ；原封煤容重ρ=1.35 t/3

m

；散煤容重γ=0.9 t/3

m ；工作面长度

g L =180 m ；年工作日n b =300 天；煤层厚度 3.0-3.2m ；煤层硬度 f=2；截割阻抗

mm

200A N

= 本矿采用“三八”工作制作业（矿井以一个工作面满足产量）。

二、影响采煤机械选型的因素 三、采煤机性能参数计算与确定 1、滚筒直径的选择

双滚筒采煤机的滚筒直径应大于最大采高的一半，按照经验计算公式，滚筒直径：

92.1-66.12.321

6.0-52.0max =⨯=

>H D ）（ m 根据《煤矿支护手册》1597页表5-7-4（滚筒采煤机的选择），滚筒直径系列分为：0.6、0.65、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.25、1.4、

1.6、1.8、

2.0、2.3、2.65，根据计算结果，圆整滚筒直径与我国系列化标准一致，故本设计选取滚筒直径为2.0m 。

2、滚筒的截深：滚筒截深是采煤机工作机构截入煤壁的深度，截深的确定与煤层的压张效应、截割阻抗大小、煤层厚度、倾角、顶板稳定性及采煤机稳定性有关；根据《煤矿支护手册》1597页表5-7-4，截深查：为了充分利用煤层压张效应，中厚煤层截深一般取0.6m ，故本设计中采煤机截深取0.6m

3、选择滚筒 通过以上计算，选择采煤机滚筒直径为2m ，截深不小于0.6m ，其螺旋叶片头数为2头。

4、滚筒转速与截割速度 滚筒上截齿齿尖运动的线速度称为截割速度。截割速度取决于滚筒直径和滚筒转速。为了减少滚筒截割时产生的粉尘，提高块煤率，根据《液压传动和采掘机械》书146页查得滚筒直径在1.8～2.0m 的滚筒，n ＝30～50min /r 为宜，故本设计初选滚筒转速n=40min /r 。

截割速度是指截齿齿尖的速度，可按下式计算：

)/(7.460

45

214.360s m Dn

v j =⨯⨯=

=

π

式中： j v ——滚筒的截割速度，s m /；n ——滚筒转速，45min /r ；其它符号意义同前。

目前常用的截割速度j V ＝3—5s m /，最好在4s m /左右, 截割速度过高将使粉尘增多，所选滚筒转速与截割速度符合要求，故本设计截割速度取4s m /。

5、采煤机的最小设计生产率

h t 25016

400016min ===

W Q

式中：W 为采煤机日平均产量，t 4000300

1200000==T Q W ； 16为采煤机日工作时间 6、采煤机截割时的牵引速度与生产率

1)根据采煤机最小生产率min Q 求牵引速度1V ρ1min 60HBV Q =

h t