液压支架工作阻力计算

赛尔公司四矿B9工作面支护强度的确定

αγcos )1/(102-⨯≥-k gB H q

式中：

H ——工作面煤层平均采高，工作面H=2.8m ；

γ——顶板岩石容重，一般取γ=2.5t/m 3

； k ——顶板破碎常数，取1.2；

g ——顶板周期来压不动载系数，与顶板岩石性质有关： 老顶级别：

Ⅰ-g=1.1， Ⅱ-g=1.3

Ⅲ-g=1.5～1.7， Ⅳ-g=1.8～2

取g=1.3

B ——附加阻力系数，B=1.5；

α——煤层平均倾角，取α=23°，

则：

B9工作面支护强度：

q ＝2.8×2.5×1.3×1.2×1.5×10-2/[（1.25-1）cos23°]＝0.71（MPa ）

支架初撑力和工作阻力的确定

)(c L A S Sq

F +==

式中：A ——支架中心距，A=1.5m ；

L ——支架顶梁长，L=4.4

c ——梁端距，c=0.35～0.5m,取c=0.45m ；

则：

工作阻力：

KN MN Sq F 5170)(17.571.02.7==⨯==

以上计算支架所需支护强度不小于0.71MPa ，工作阻力大于

22.7)

45.04.4(5.1)(m c L A S =+⨯=+=

5170kN ，

考虑到工作面地质构造可能存在的矿压不稳定性，安全起见选工作阻力5800kN ，初撑力5232kN

（3)综放支架工作阻力确定

A 、按现行较通用的按垮落充填法公式

n K M K q p d z ⋅⋅-⋅=γ1计算

式中:z q

——支护强度，kN ／m2；

d K ——动载系数1.2-1.4，顶板为泥岩，属软弱顶板，取d K =1.2；

M ——煤厚(平均9.74m ，最厚10.76m)取M=9.74m ；

p K ——冒落矸石碎胀系数，取p K =1.25；

γ——顶板岩石容重，取γ=25kN ／m3。

n ——采放比影响系数0.8-1.0，取n=0.8；

则： z q =1.2*9.74*25*0.8/(1.25-1)=936kN ／m2

支架工作阻力：P=z q (LK+LD)B

式中：P ——支架工作阻力，kN ；

LK ——梁端距，取LK=0.4m ；

LD ——顶梁长度，取LD=4.2m ；

B ——支架宽度，取B=1.5m 。

则：

P=994*(4.2+0.4)*1.5=6452 kN （最厚7128kN ）

B 、根据采煤工作面现场实测数据的经验回归公式计算:

P max =d K (3939+2.1H+47lf+155/Md)

式中:P max ——工作阻力；

d K ——动载系数1.2-1.4，取d K =1.2

H ——煤层埋深，取H=425m:

f ——煤的硬度系数，暂取f=2；

Md ——顶煤厚度取Md=6.74m ；

则:P max=1.2*(3939+2.1*425+471*2+155/6.74)=6956 kN

C、按缓倾斜煤层工作面顶板分类中的公式进行计算。

支护强度下限计算公式为：

Ps=（72.3h+4.5 L +78.9Bc-10.24N-62.1）k

式中：Ps——支护强度下限，KN/m2

h___支架最大采高，3.5m

L——老顶初次来压步距，B9号煤层取25m

N——直接顶厚度与采高之比，取1

Bc——液压支架的控顶距离，取4.6m

K——动载系数，取1.2

代入上式：

Ps=（72.3×3.5+4.5×25+78.9×4.6-10.24×1-62.1）×1.2

＝787KN/m2

液压支架工作阻力下限为：

Qs=Ps·(Bc·Sc)

式中：Qs——支架工作阻力下限，KN

Bc——支架控顶距离，4.6m

Sc——支架中心距，1.5m

液压支架最小工作阻力Qs＝787×（4.6×1.5）＝5430KN

D、综合考虑以上几种算法，按计算的平均支护强度，考虑工作面有一定倾角，并预留有一定的安全系数、圆整后，确定的工作阻力为7200KN。

2.5.1按冒落充填法进行计算

支护强度:

P s＝n·M/（K p-1）·γ·9.8

2 ；

式中：P s

——支护强度，kN/ m

M——采煤高度，取3.5m；

K p——岩石碎涨系数，取1.3 ；

n——支架受力不均匀系数，根据煤层取3.0；

γ——顶板岩石容重，2.6 t/ m3

代入上式

支护强度P s =3.0×3.5/(1.3-1) ×2.6×9.8＝891kN/m2

液压支架工作阻力Q s= P s·(B c·S c)

式中：Q s——支架工作阻力，kN

P s——支护强度，kN/ m2

B c——支架控顶距离，取4.63m

S c——支架中心距，1.5 m

液压支架工作阻力Q s＝891×（4.63×1.5 ）＝6187 kN

下面我们采用岩重法计算支护强度。

预期支护强度计算公式 qH=NHγ

式中: qH ------预计液压支架顶板载荷,t/m2;

N-------支架载荷相当采高岩重的倍数.中等稳定顶板以下国内取N=6～8，德美等国一般取9～15.我们取值6～8。

H------- 最大采高,取4.2m;

γ-------顶板岩石密度,取2.6 t/m3

则 qH=NHγ

=（6～8）×4.2×2.6

=65～87t/m2