支架选型

一、2-2-601工作面支架选型

1、河南理工大学矿山开发设计研究所设计

（1）支架选型原理

影响液压支架选型的主要因素有顶板(直接顶、老顶)和底板岩性，煤层可采厚度，煤层倾角，煤层瓦斯含量等，支架设计遵循四个原则：

①支护强度与工作面矿压相适应；

②支架架型结构与煤层赋存条件相适应；

③与底板的比压和底板的抗压强度相适应；

④支架通风断面与工作面通风要求相适应。

（2）液压支架支护高度的确定

支架高度一般按下式计算：

Hmax≥Mmax+0.2

Hmin≤Mmin－0.2

式中：Hmax、Hmin——支架最大、最小高度，m；

Mmax、Mmin——工作面最大、最小采高，m；

工作面最大采高Mmax＝2.5m，支架最大高度取为Hmax=2.7m；

采用双伸缩立柱，根据支架设计特点，确定液压支架最小支护高度Hmin=1.2m。

（3）液压支架的架型选择

液压支架选型的主要依据是顶、底板性质、煤层条件和经济成本等，其中起决定性影响的因素是顶板性质。同时还应考虑顶板级别划分的模糊性，在顶板类、级大致估定的条件下，宜侧重于选用防护性

能较好的架型。

2-1煤层大部分已经开采完毕，2-2煤层位于2-1煤层下部，根据《2#下煤层工作面布置》图可知，2-2煤层与2-1煤层层间距1m～6m，因此2-2煤层开采是在2-1采空区冒落压实矸石的再生直接顶下开采。

综合考虑2-2煤层顶底板不稳定或中等稳定，比较破碎易冒落的特性，因此支架的必须具有很强的护顶、防止支架前端的顶板冒落空顶的特性。综合考虑，确定选用两柱式液压支架。

（4）液压支架工作阻力的确定

根据矿井地质报告中描述：2-2煤层顶板为泥岩、砂质泥岩，质软，厚度0.50—12.00m。底板大部为泥岩，质较软，局部为细砂岩，质硬，厚度2.00—8.00m。与2-1煤层层间距为0.10—12.00m，平均5.60m左右。

根据矿井现有生产状况，2#煤层分开区，即2-1煤层和2-2煤层。其中2-1煤层大部分已经开采完毕。依据矿井《2-1与2-2层间距等厚线图》可以得知，两层之间的层间距为1-6m，其中2-2煤层601首采面与2-1煤层层间距2～4m。

一、不考虑应力集中情况下按照Ⅰ～Ⅲ级老顶的额定支护强度下限计算公式：

①按岩石自重法计算

Pn=6Mγ

式中：Pn——液压支架单位面积上所承受的额定支护强度，kN/m2；

6——支架载荷系数；

M——为最大采高，2.6m；

γ——为顶板岩石容重，26kN/m2。

则：

Pn=6Mγ=6×2.6×26=405.6kN/m2

②按各级基本顶支护强度计算

Pn=72.3Hm+4.5Lp+78.9Bc-10.2N-62.1

式中：Pn——液压支架单位面积上所承受的额定支护强度，kN/m2；

Hm——最大采高，2.6m；

Lp——基本顶周期来压步距，由于没有明确的数据，这里取上煤层数据13.6m；

Bc——控顶宽度（端面距加顶梁长度），250mm+3405mm=3.655m；

N——充填系数（最小直接顶厚度/最大采高），1/2.5=0.4。

则：

Pn=72.3×2.6+4.5×13.6+78.9×3.655-10.2×0.4-62.1=471.4kN/

m2

取上述计算最大值，支架支护强度取：471.4kN/m2。

额定支护强度下液压支架工作阻力：

Fs=PnBcSc/Ks

式中：

Fs——液压支架工作阻力，kN

Pn——液压支架支护强度，取471.4kN/m2

Sc——液压支架中心距，1.5m

Ks——液压支架的支撑率，取0.9

Bc——控顶宽度，3.655m

则：

Fs=471.4×1.5×3.655/0.9=2872KN

工作面的阻力应不小于2872kN，选取支架的支护阻力为4800kN。故支架符合要求。

二、考虑应力集中情况下计算液压支架的工作阻力

考虑集中应力情况下，支架工作阻力按正常情况下的1.5倍进行计算。

则：

Fs=2872×1.5=4308KN

工作面的阻力应不小于4308kN，选取支架的支护阻力为4800kN。故支架符合要求。

（5）液压支架主要技术参数

项目参数

支架型式两柱掩护式

支架高度1200～2700mm

支架工作阻力4800KN（P=39MPa）

立柱内径￠280mm

支护强度＞0.70MPa

支架中心距1500mm

支架控制方式本架手动控制

2、2-2-601工作面顶板在线监测实际数据

二、11-202工作面支架选型

1、工作面基本情况：11-202工作面倾斜长度226m，煤层厚度11#煤1.4m-2.1m平均1.6m，11#煤与10#煤合并层2.2m-3.0m平均2.5m，煤层倾角0°-10°，平均4°。

2、液压支架选型

（1）液压支架选型原理

影响液压支架选型的主要因素有顶板(直接顶、老顶)和底板岩性，煤层可采厚度，煤层倾角，煤层瓦斯含量等，支架设计遵循四个原则：

①支护强度与工作面矿压相适应；

②支架架型结构与煤层赋存条件相适应；

③与底板的比压和底板的抗压强度相适应；

④支架通风断面与工作面通风要求相适应。

二、液压支架选型依据及内容

1、选型依据：支架选型前必须将工作面的煤层、顶底板及采区的地质条件全面查清、探明，编出综采采区、综采工作面地质说明书。

2、选型内容：选择支架时，要确定下述内容：支架类型，如支撑掩护式或掩护式；立柱根数；支护阻力，包括初撑力、额定工作阻力；支架结构高度，包括最大和最小高度；顶梁和底座的结构形式、尺寸及其相对位置；对防滑、防倒、防片帮、调架、移架、端面维护等装置的要求；操作方式、阀组性能等。

三、基本支架初步设计