支撑掩护式液压支架选型参数分析

支撑掩护式液压支架选型参数分析
【摘要】液压支架合理选型是综采成功的重要保证，是工作面实现高产高效的关键设备。

合理进行液压支架选型对我国煤炭工业的发展具有非常重要的意义。

本文介绍了液压支架的分类，分析了液压支架选型参数的计算，为液压支架的选型提供理论依据。

【关键词】架型选择；参数选择；性能分析；液压支架
引言
两柱掩护式和四柱支撑掩护式支架是目前世界上使用最广泛的架型。

我国煤层赋存条件复杂，两柱掩护式支架和四柱支撑掩护式支架均有成功的使用经验。

近年来，随着高产高效工作面的不断增加，使用两柱掩护式支架的比例也在不断增加。

本文通过液压支架参数选择和性能介绍，旨在为煤炭生产提供相关的理论依据。

1 我国液压支架分类
我国对液压支架的架型还没有统一的分类标准，但就目前普遍应用的名词概念来说，根据支架与围岩相互作用的特点分为三种类型：支撑式、掩护式和支撑掩护式，考虑到科学性与习惯性，可将此三类定为以下概念。

（1）支撑式。

指在结构上没有掩护梁，对顶板的作用是支撑方式。

（2）掩护式。

指在结构上有掩护梁，支柱是通过掩护梁对顶板起支撑作用的。

（3）支撑掩护式。

指具有掩护梁结构，支柱大部分或几乎全部是通过顶梁对顶板起支撑作用，也可能有部分支柱是通过掩护梁对顶板起作用。

图1所示为支撑掩护式液压支架典型架型——ZZ4400/17/35型支撑掩护式支架。

1—护帮机构；2—顶梁；3—立柱；4—侧推装置；5—操作阀；
6—掩护梁；7—四连杆机构；8—底座；9?—推移装置
图1 ZZ4400/17/35型支撑掩护支架
2 液压支架主要参数选择
2.1 液压支架高度选择
液压支架的高度必须适应工作面推进方向上煤层厚度的变化。

其关系为
Hmax=Mmax-S1 （1）
Hmin=Mmin-S2-a （2）
式中Hmax，Hmax—支架的最大和最小高度；Mmax，Mmax—煤层的最大和最小厚度；S2—支架在最小采高时，后柱处的顶板下沉量；S1—支架在最大采高时，前柱处的顶板下沉量；a—支柱的卸载高度，取50mm。

2.2 初撑力
初撑力是液压支架的一个重要参数，我国液压支架的初撑力Pt一般为额定工作阻力PH的50～80%。

提高支架的初撑力可以减少直接顶的离层，增加顶板的稳定性；可以提高支架对机道顶板的支撑能力，减少工作面顶板破碎度及煤壁片帮；可以压实顶梁上和底座下的浮矸，提高支撑系统刚度；可以充分利用支架额定支撑能力，减少顶底板相对移近量。

提高初撑力要求使用高压乳化液泵、高压软管，以及与其相适应的液压系统和阀件，目前我国研制的MRBl25/40A和MRBl60/31.5A型乳化液泵，工作压力可达40MPa。

部分矿区使用了初撑力保持阀，这些均为提高初撑力创造了条件。

由图2可知，随着支架P0/PH值的增加，Pt值也增加，但P0/Pt值达到60～85%以后，Pt值曲线斜率迅速减小，因此，为了使支架发挥较高的支撑水平，又考虑到支柱安全阀开启压力通常要低于额定压力10%，故P0/PH的合理值宜取0.6～0.85。

对于Ⅰ、Ⅱ类顶板，值宜选75～85%，对于Ⅱ及Ⅲ类顶板，于值取60～75%为宜。

2.3 合理工作阻力的确定
估算法认为支架的合理工作阻力户应能承受控顶区内以及悬顶部分的全部直接顶岩重Q1，还要承受基本顶来压时形成附加载荷Q2。

式中hi，Li，i—分别为第层直接顶的厚度、悬顶距及容重。

当直接顶随支架推移而冒落时，Li等于控顶距Lk，工作面合理支护强度p 应为
由于基本顶载荷Q2难以精确地计算，故可将平时的支架载荷作为直接顶的载荷，再乘以来压时的动载系数Kd可得
若考虑直接顶的初始破碎系数为1.25～1.5，动载系数一般不超过2，则，式中M —采高，m。

显然在顶板条件较好、周期来压不明显时可取低倍数，而周期来压比较剧烈时则可用高倍数。

经对实测资料分析，Q2与基本顶初次来压步距L0具有明显的线性关系，故式（5）也可用下式表示。

式中200大致就相当于h值。

3 架型选择
支撑掩护式支架兼备支撑式支架工作空间宽裕、通风断面大、行人方便和掩护式支架在破碎顶板条件下受力状态较好、挡矸性能好等优点，因此，在我国各矿区获得广泛应用。

选型的根本依据是所适用的矿井工作面煤层赋存条件，其中顶板岩层的物理力学性质和完整性是确定架型及工作阻力、支护强度等技术参数的主要科学依据。

国外液压支架选型及确定工作阻力以RQD和RVR值作为主要依据之一。

RQD即岩石质量指标，是用来描述和计量岩石完整性的一个指标；RVR即岩体权值，是根据完整岩体强度和RQD值包括所有不连续段的节理节距及分离情况、表面粗糙度及其连续性、岩芯壁面状况、充填材料类型等的节理状况和水文条件五个参数确定的。

4 结束语
工作面支护问题始终是围绕煤矿生产安全、质量、效率的重要问题；支架设备的高可靠性和适应性是决定工作面能否安全高效生产的关键因素之一。

需要根据工作面矿压、煤层赋存条件以及通风要求，确定支架架型、支架支护强度、工作阻力和支撑高度等重要参数，选择与采煤机、刮板输送机等设备相匹配的液压支架，要求支架的性能能够保证支架的稳定性和对煤层的适应性。

参考文献：
[1]郭朋星，赵辉.大采高液压支架选型及适应性分析[J].煤炭技术. 2010（12）.。