浅埋深综采液压支架选型及参数确定

浅埋深综采液压支架选型及参数确定

默认分类 2010-01-28 19:02:10 阅读125 评论0 字号：大中小

1、 前言

宝源煤矿位于包头市石拐区煤田，原为30万t/a的地方小煤矿，采煤方法为房柱式采煤法。经过煤炭资源整合，生产能力将扩大为120万t/a,采煤方法采用综合机械化采煤法。根据该矿井煤层为浅埋深的特点，对综采支架选型和参数进行了设计。

2 、地质概况

　　该矿井主采煤层为侏罗系中下统延安组6-2煤，煤层平均埋深为120m左右，厚度3～6.2m，平均4.1 m，倾角0～1°。煤层顶板以上30m至底板以下20m范围内的岩石以深灰色砂质泥岩为主，次为粉砂岩。煤层顶底板泥岩类自然状态抗压强度均小于30MPa，为软弱岩类，软化系数小于0.19，且在水中有崩解破坏现象。岩石强度在吸水状态为自然状态的1/3～1/5，煤层顶底板岩石的稳固性较差，属于典型的浅埋深煤层。

3、浅埋深煤层顶板来压特点

　　浅埋深煤层可以分为2种类型。A类型：基岩比较薄、松散载荷层厚度比较大的浅埋深煤层，其顶板破断为整体切落形式，易于出现顶板台阶下沉，老顶为单一关键层结构的煤层，此类厚松散层浅埋深煤层称为典型的浅埋深煤层。厚度比较大、松散载荷层厚度比较小的浅埋深煤层，其矿压显现规律介于普通工作面与浅埋深煤层工作面之间,表现为两组关键层，存在轻微的台阶下沉现象。可称为近浅埋深煤层。东胜煤田属于B类型浅埋深煤层。
　　浅埋深煤层工作面的主要矿压特征是老顶破断运动直接波及地表。顶板不易形成稳定的结构。来压存在明显动载现象。

4、 架型选择的依据

　　架型选择必须考虑支架的相关尺寸、结构特征，支护性能必须与煤层地质条件、矿压显现规律以及工作面配套设备相适应。①煤层地质条件：根据部颁标准MT553-1996煤层顶底板分类标准，该煤层直接顶为I类，基本顶为Ⅱ类，底板为Ⅱ类。②矿压显现规律：矿压特征是老顶破断运动直接波及地表．顶板不易形成稳定的结构，压力较大，来压存在明显动载现象。③ 工作顶板岩层基本为冒落带和裂隙带。B类型：基岩 面配套设备型号及参数(见表1)。
表1 工作面配套设备型号及参数

　　通过对以上各因素分析以及借鉴东胜煤田其它矿井支架使用情况,认为架型选用两柱掩护式、四连杆机构、整体刚性顶梁液压支架。

5、支架基本参数的确定

　　5．1 支架工作强度的确定
　　支架支护强度按目前的较通用的岩石密度法计算：
　　q=Kd×[M/(Kp-1)]×
　　式中：q为支护强度，MPa；Kd为基本顶失稳时的动载系数，根据工作面矿压观测结果，一般Kd=1.1-1.8，由于煤层较浅，动压较明显，取较大值1.6；M为一次采厚，取平均采高M=4.1m；为冒落矸石碎胀系数,Kp=1.2;　为顶板岩石密度，取　 =22kN/m3。
　　q=1.6×4.1×22/(1.2-1)=0.725Mpa
　　根据以上计算，考虑安全系数为1.2，最后支护强度为1.2×0.725=0.87MPa。
　　5．2 支架工作阻力的确定
　　工作面支护强度确定以后，支架工作阻力主要取决于支护顶板的控顶面积。支架控顶面积主要与工作面“三机”配套设备的断面纵向尺寸有关。
　　额定工作阻力：
　　F ≥ P·Bc·L/　=0.87×1.75×4.8/0.95=7958kN
　　式中：P为综采工作面额定支护强度，P≥0.9MPa；L为支架中心距。取L=1.75m：Bc为控顶距，取Bc=4.8m；支撑效率，取 =0.95。
　　对以上计算结果考虑一定富裕量，额定工作阻力取8600kN。
　　5.3 支架初撑力的确定
　　支架初撑力的大小由立柱的缸径、数量和泵站压力所决定，支架的初撑力一般控制在70～85％。根据该矿井的煤层赋存条件，认为支架初撑力为75％比较适宜，则初撑力P初与工作阻力P阻有以下关系式：
　　P初=P阻×75％ =8600×75％=6450kN
　　5．4 支架高度的确定
　　根据宝源煤矿最大采高确定在5.3m,在最大采高支架保留200-300mm行程，保证支架发挥正常支护作用．选取支架的最大结构高度5.6m。
支架最低结构高度应满足最低采高时顶板下沉、采煤机和运输机配套及运输要求。根据目前成熟的架型以及立柱液压行程(即支架伸缩比)的数值．液压支架最小结构高度确定为2.6m。
　　5．5 支架中心距的确定
　　支架中心距是指相邻支架中心之间的距离，现液压支架中心距有3种：1.75 m、1.5 m、1.25m。考虑到支架的稳定性及便于刮板输送机的配套联接．确定支架中心距为1.75m。
　　5．6 支架移架步距的确定
　　根据该矿井的煤层赋存条件和国内采掘机械技术发展现状，工作面截深确定为0.8m。支架推移千斤顶行程确定为0.96m。

6 、支架选型及支架参数

　　通过以上的计算及论证，该矿选用ZY8600/26/56型液压支架，其主要技术参数见下页表2。

表2 ZY8600/26/56型液压支架主要技术参数

7、结论
　　该液压支架具有下列优点：①支护能力强，2根360mm缸径立柱。支架工作阻力达到8600kN。②整体顶梁，结构简单、可靠，支护效果好。③护帮板采用二级护帮结构，护帮板通过小四连杆机构与护帮千斤顶连接，即可护帮，也可翻转挑起临时维护顶板。④ 前部空间大，可适用于大配套，大截深，为高产高效创造了有利条件。⑤设有抬底机构，移架时可以操作抬底千斤顶把底座前端抬起，以利支架前移，提高移架速度。⑥推移机构采用倒拉框架，拉架力大。推移杆采用长推杆型式，方便检修、更换。