煤矿设备选型(液压支架)

液压支架的选型
煤矿煤层最大厚度 2.9m，煤层倾角6°，煤层截割阻抗A＝375N/mm，顶板岩性：老顶为Ⅲ级，直接顶为2类，工作面设计
长度为110m，设计年产量为75万t/a。

本矿煤层赋存条件较好，煤层为进水平煤层，煤层厚度适中，为 2.9m，井型为中型矿井，设计能力为75万t/a，直接顶为2类中等稳定顶板，老顶为Ⅲ类顶板，周期来压强烈，要求工作面支
护强度较大。

根据本矿工作面条件及我国目前采煤方法的类型及设备配套
情况，设计确定工作面的方法为综采一次采全高。

一、影响液压支架选型的因素
影响液压支架选型的因素，主要考虑煤层顶底板稳定性，煤
层厚度、倾角赋存状况及瓦斯含量等情况，其中以煤层及顶、底
板稳定性影响较大。

本矿煤层厚度 2.9m，倾角6°，煤层赋存条件较好。

本矿工作面煤层直接顶为2类顶板，属中等稳定顶板，强度
较高，强度指数在31～70kg/cm2之间，发育大量节理裂隙，随采随落。

本矿工作面老顶为Ⅲ级顶板，周期来压强烈，对支架支护强
度的要求较高。

二、液压支架的选型
1、架型的选择
液压支架根据对顶板的支护方式和结构特点不同，可分为支
撑式、掩护式、支撑掩护式三种基本型式。

支撑式支架顶梁长，立柱多，且垂直支撑，工作阻力大，切
顶能力强，通风断面大，后部有简单的挡矸装置，架间不撑紧，
对顶板不密封，它适应于稳定或坚硬以上直接顶和周期来压明显
和强烈的老顶条件。

掩护式支架有宽大的掩护梁可挡住采空区冒落的矸石，它的
顶梁较短，支柱少且倾斜支撑，架间密封，支架工作阻力较小，
切顶能力差，但由于顶梁较短，控顶面积小，支护强度不一定小，它使用于不稳定和中等稳定直接顶条件。

支撑掩护式支架兼有上述两种支架的结构特点，顶梁较长，
立柱较多，呈垂直或倾角较小倾斜支撑，故工作阻力大，切顶能
力强，具有掩护梁架间密封，挡矸掩护性能好，它使用于稳定以
下各类顶板，有取代支撑式支架的趋势，但结构复杂，重量较大，价钱相对较高。

由于本工作面的直接顶类别及老顶级别均以确定，所以可直
接根据“适应不同类级顶板的架型及支护强度表”直接选择。

根据表中给定的架型选择标准，确定本工作面的支架类型为
支撑掩护式。

虽然该支架结构复杂，成本较高，但该类型支架技
术成熟，安全性高，工作性能稳定，对不同地质条件的煤层适应
性强，应用广泛。

2、液压支架结构参数的确定
H m a x＝h m a x＋a
H m i n＝h m i n－S2－b－C
式中：H m a x——支架最大支护高度，m，
H m i n——支架最小支护高度，m，
h m a x——煤层最大厚度，2.9m
h m i n——煤层最小厚度，取 2.4m，
a——考虑伪顶，煤皮冒落后，支架仍有可靠初撑力所需要的支
撑高度的补偿量；中厚煤层取200mm，
S2——顶板最大下沉量，取160mm，
b——支架卸载前移时，立柱伸缩余量，煤层厚度大于1.2m时取
80～100mm，本次设计取100mm，
c——支架顶梁上存留的浮煤和碎矸石厚度，取100mm。

则：H m a x＝2.9＋0.2＝3.1m
Hmin＝2.4－0.16-0.1-0.1=2.04m
3、支架支护强度的确定
1）根据经验公式估算：
q＝K·H·R
式中：q——支架支护强度，t/m2,
K——作用于支架上的顶板岩石厚度系数，我国取6～8，设计取
8，
H——最大采高，2.9m，
R——岩石容重，一般取2.3t/m3。

则：q＝8×2.9×2.3=53.36 t/m2
2）直接查表选取
根据顶板条件及煤层厚度，直接查表可知
支架支护强度为：72 t/m2
据以上计算及查表选取，确定支架支护强度为72t/m2。

4、选择液压支架型号
根据支架结构参数及支护强度，设计选取支架型号为ZY—35型。

该支架技术参数如下：
支架初撑力：188.4吨力（1884kN），
支架工作阻力：400吨力（4000kN），
底板比压：18.6公斤力/厘米2（1.86MPa），
泵站工作压力：200公斤力/厘米2(20 MPa），
支护强度：73吨力/米2(0.73 MPa）。