高、中、低位放顶煤支架的特点及适用条件

Z F5300/17/32型放顶煤液压支架ZFG6000/17/32H型放顶煤过渡液压支架使用维护说明书西山煤电（集团）有限责任公司机电厂2013年1月第一章支架的结构及性能ZF5300/17/32型放顶煤液压支架是在认真总结国内外综采技术成果，分析研究各种放顶煤支架特点和使用经验的基础上而开发出的新型液压支架。

该支架通过优化设计，改善了支架的受力状况，提高了支架的使用寿命。

第一节支架的适用条件1．用于放顶煤开采工作面；2．适应倾角小于15°；第二节支架的主要配套设备采煤机：MG250/600电牵引采煤机输送机：SGZ－764/630前部刮板输送机SGZ－764/630后部刮板输送机第三节执行标准1、GB25974.1-2010《煤矿用液压支架第1部分：通用技术条件》2、GB25974.2-2010《煤矿用液压支架第2部分：立柱和千斤顶技术条件》3、GB25974.3-2010《煤矿用液压支架第3部分：液压控制系统及阀》4、MT/T587-2011《液压支架结构件制造技术条件》第四节型号含义Z——液压支架；F——放顶煤；5300——工作阻力为5300kN；17——支架最小高度为1700mm；32——支架最大高度为3200mm。

第五节支架的主要技术特征1.2 立柱、千斤顶技术参数1.2.2推移千斤项：1根1.2.3 护帮千斤顶：1根1.2.5侧推千斤顶3根1.2.6尾梁千斤顶2根1.2.7 插板千斤顶2根1.2.8 抬底千斤顶1根1.2.9 拉后溜千斤顶1根2.1 立柱、千斤顶技术参数2.1.2推移千斤项：1根2.1.3 护帮千斤顶：1根2.1.5侧推千斤顶3根2.1.6尾梁千斤顶2根2.1.7 插板千斤顶2根2.1.8 伸缩梁千斤顶2根2.1.9 拉后溜千斤顶1根第六节支架组成及其作用ZF5300/17/32型放顶煤液压支架主要由金属结构件、液压元件二大部分组成。

金属结构件有：护帮板、前梁、顶梁、顶梁侧护板、掩护梁、掩护梁侧护板、尾梁、插板、前连杆、后连杆、底座和推杆等。

高、中、低位放顶煤支架的特点及适用条件1、高位放顶煤液压支架的特点及适用条件高位放顶煤液压支架是指单输送机、短顶梁、掩护梁开天窗高位放煤的掩护式支架。

这类支架的特点是：（1）支架结构简单，采煤机割的煤和放落的煤由一部输送机运出，端头维护空间小，整个工作面设备布置与普通长壁工作面相同，便于维护管理，减少事故的发生点。

（2）支架的长度较短，结构紧凑，稳定性和封闭性都较好。

掩护梁放煤口尺寸较大，有利于顶煤的放出，但是放煤口位置高，丢煤多，采出率较低，煤尘大，支架通风断面小，使得防灭尘工作量大。

（3）由于顶梁短（约1.2米），放煤口位置距煤壁较近，因此对煤层冒放性的要求较高。

一方面要求梁端顶煤完整、不冒顶、不片帮；另一方面要求在顶梁后，顶煤破碎，即放煤口能顺利放出。

（4）放煤槽在放煤状态时与底座呈35º夹角，难以达到40º，如果当仰采角度为10º时，就开始出现放煤流动不畅，向左右溢出，大部分落在输送机采空侧，严重影响放煤工序的进行和顶煤的放出。

（5）支架在放煤时正常行人通道基本上被切断，减少了工作面安全出口。

（6）采放同用一部输送机，不能前后平行作业，影响产量的提高。

适用条件：高位放顶煤支架只适用于煤质中硬，节理裂隙比较发育，煤层厚度7m左右，煤层底板较硬及煤层含水率较高的条件。

2、中位放顶煤液压支架的特点及适用条件中位放顶煤液压支架是指双输送机运煤，在掩护梁上开放煤口中位放煤，使用支撑掩护式液压支架。

其特点为：（1）支架稳定性、密封性好，抗偏载和抗扭能力大，不易损坏。

（2）放煤口距煤壁远，有助于工作面前方顶煤的维护，支架顶梁长，有利于反复支撑顶板，增加顶煤的破坏程度，支撑底座长，可减小支架对底板的比压，而且分布比较均匀。

（3）由于采放分别使用两部输送机，可以实现平行作业，实现高产高效。

（4）后部输送机放在支架底座上，后部空间有限，造成大块煤通过困难，并且移架阻力较大。

（5）受放煤口尺寸的限制，架与架之间有脊背三角煤放不下来，同时放煤口易发生大块煤堵塞现象。

采煤综合机械化，是加速我国煤炭工业发展，大幅度提高劳动生产率，实现煤炭工业现代化的一项战略措施。

综合机械化不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻笨重的体力劳动，改善作业环境，是煤炭工业技术的发展方向。

液压支架是综合机械化采煤方法中最重要的设备之一。

液压支架主要由以下几个基本部分组成：顶梁，掩护梁和四连杆机构，侧护板，底座，立柱，千斤顶。

设计要遵从支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则。

在支撑掩护式的设计过程中，前梁、主顶梁、掩护梁和立柱等结构件的设计是重点。

本论文介绍了液压支架的结构，类型，工作原理，特点，目的及要求，对掩护式液压支架作了详尽的分析和介绍，讲述了这种支架的方案和用途。

目录中文摘要.............................................. 错误!未定义书签。

Abstract .............................................. 错误!未定义书签。

第一章引言.......................................... 错误!未定义书签。

1.1前言 .......................................... 错误!未定义书签。

1.2绪论 .......................................... 错误!未定义书签。

1.2.1我国液压支架的发展 (2)1.2.2 液压支架的发展动向 (2)1.液压支架的组成与分类………………………………………………………第二章支架设计....................................... 错误!未定义书签。

2.1 工况分析...................................... 错误!未定义书签。

2.2 液压支架工作原理 (4)2.2.1 支架升降 (4)2.2.2 支架移动和推移输送机 (6)2..支架结构的选择 (6)2.3.1 顶梁的选取 (7)2.3.2 侧护板的选取 (7)2.3.3 底座的选取…………………………………………………………… ..72.3.4 推移装置的选取 (7)2.3.5 护邦装置的选取 (8)2.3.6 防倒滑装置的选取 (8)2.3.7 液压支架的主要液压元件和泵站 (8)2.3.7.1 立柱 (8)2.3.7.2 液控单向阀 (9)2.3.7.3 安全阀 (9)2.3.7.4 操纵阀 (10)2.3.7.5 泵站 (10)2.4 支架主要尺寸的确定 (11)2.4.1 已知参数 (11)2.4.2 支架高度的确定 (11)2.4.3 中心距和宽度的确定 (12)2.4.4 梁端距和顶梁长度的确定 (12)2.4.5 支架四连杆机构尺寸设计及计算 (12)2.4.6 底座长度的确定 (16)2.4.7 顶梁长度的确定 (16)2.4.8 立柱的技术参数确定 (18)2.4.8.1 立柱数的确定 (19)2.4.8.2 支撑方式 (19)2.4.8.3 立柱缸体内径 (19)2.4.8.4 立柱间距 (20)2.5 液压支架的受理分析和计算 (21)2.5.1 顶梁的受力分析 (21)2.5.2 掩护梁的受力分析…………………………………………………………222.5.3 底座受理分析 (25)2.6 液压支架主要部件的强度校核 (26)2.6.1 顶梁强度校核 (26)2.6.2 掩护梁强度校核 (32)2.6.3 底座强度校核 (35)2.6.4 立柱强度校核 (38)2.7 液压系统设计 (42)第三章结束语 (44)第四章参考资料 (46)20世纪50年代前，在国内外煤矿生产中，基本上采用木支柱、木顶梁或金属摩擦支柱铰接顶梁来支护顶板。

综采工作面放顶煤开采的几个技术问题[摘要]本文主要阐述了综采工作面放顶煤的特点和性能、放煤方式、滑移支架放顶煤采煤工艺等问题，并对放顶煤采煤法的优缺点进行了分析。

[关键词]综采工作面放顶煤开采技术中图分类号：td 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）08-174-011、综采工作面放顶煤的特点和性能放顶煤液压支架是在长壁工作面液压支架基础上发展而来的，控制基本顶、维护直接顶.自移和推移输送机的功能是一致的，而放顶煤机构、支架受力、排头支架、降尘及其他方面的功能各有不同。

它的主要特点和性能如下：（1）放顶煤液压支架有液压控制的放煤机构。

放顶煤工作面生产的煤炭大部分由放煤口放出，放煤机构的液压控制性能较好，开闭迅速、可靠，放煤口不易堵塞，有较好的喷雾降尘装置。

（2）工作面放煤时，可能地会有大块煤冒落，放煤机构要有强力可靠的二次破煤性能。

（3）大部分放顶煤支架采用两部刮板输送机，后部刮板输送机专门运送放出的顶煤，支架要有推移后部刮板输送机和清理后部浮煤的性能和机械。

要研究支架后部留有通道，作为维修后部刮板机和排矸使用（4）邻近支架放煤时顶煤的运动会使未放煤的支架受到侧向力，支架结构要有较强的抗扭和抗侧向力的功能。

（5）双输送机放顶煤支架，要求有相当的工作空间，支架的控顶距较大，顶梁较长。

（6）放顶煤工作面的顶板为煤，在反复支撑作用下多已破碎，支架要全封闭顶板，更好控制端面冒顶和避免架间漏矸的性能；放顶煤工作面采煤机的采高是按最佳工作条件确定，采高一般在2.5m —3.0m；放顶煤支架重量较大。

工作面浮煤多，支架要有较大的拉架力，并速度要快，可带压擦顶移架。

2、放煤方式2.1、放顶煤回采工艺流程放顶煤回采的主要工艺过程如图1所示：放顶煤开采一个循环是以放煤工序完成为标志的。

2.2、放顶煤及放顶煤步距放顶煤为综放开采的关键工序，通常按架型、放煤口位置及几何尺寸、顶煤厚度及破碎状况，科学确定放顶煤的步距与作业。

第十三章厚煤层放顶煤采煤法第一节基本特点及类型一、放顶煤采煤法基本特点放顶煤采煤法就是在开采厚煤层时，沿煤层（或分段）底部布置一个采高2～3m的长壁工作面，用综合机械化采煤工艺进行回采，利用矿山压力的作用或辅以人工松动方法使支架第二节放顶煤开采的支护设备一、放顶煤液压支架分类按支架支护方式：掩护式、支掩式、支撑式、简易式。

窗口位置：高、中、低三种放煤支架形式2、双输送机中位放顶煤支架双输送机运煤，在掩护梁上开放煤口，中位放煤的支撑掩护式液压支架。

优点：支架稳定性和密封性好，后输送机放煤空间大；缺点：后绞点位置较高，丢煤多、煤尘较大，端头维护复杂。

缺点：该支架的稳定性差。

4、轻型放顶煤液压支架*（）单摆杆式单铰接式b主要特点是：（1）支架结构简单、紧凑，重量轻，便于拆装运输。

（2）支架空间较大，便于清理浮煤和拆装检修后部输送机。

（3）支架稳定性好，造价低。

（4）单铰接轻型放顶煤液压支架，具有较好的封闭能力和端面积是及时支护能力，能较好地解决“三软”煤层和较薄的厚煤层综放开采和端面易冒落的问题。

适用范围：（1）煤层f＜2.5，来压不明显，厚度3~8m，倾角＜25°。

（2）工作面尺寸较小，断层较多，地质条件复杂的工作面。

（3）边角煤或煤柱开采，厚度变化较大，较薄厚煤层。

第三节放顶煤工作面矿压显现特点及顶煤破碎机理一、岩层活动及矿压显现特点放顶煤开采时，由于煤层一次采出厚度的增大，直接顶的垮落高度成倍增加，可达采出煤层厚度的2.0～2.5倍，其中1.0～1.2倍范围内的直接顶为不规则垮落带，而在上位直接顶中则形成某各临时性“小结构”，其活动可对采场造成明显影响。

综放采场上方仍可形成稳定的“砌体梁”式基本顶结构，但其形成的位置远离采场。

综采工作面顶板结构上位直接顶中可形成“半拱”式小结构，并与其上的“砌体梁”结构相结合，共同构成综放开采覆岩结构的基本形式。

特点：由于松软顶煤的参与，综放支架阻力通常不大于分层开采支架阻力；综放基本顶初次来压与分层开采相比步距增大，一般可达50m以上；周期来压步距相对减少，约为其初次来压步距的三分之一。

放顶煤开采技术及适用条件分析摘要:厚煤层主要采用常规的分层开采方法，开采工艺复杂、分层多、巷道掘进率高，采掘关系紧张，造成生产成本较高，经济效益差采区资源回收率低，使得厚煤层开采根本不能发挥天然资源优势，严重制约煤炭企业的生产发展。

顶煤开采技术以其高产、高效和安全的综合优势，本文分析了放顶煤开采的主要优点及存在的问题，简述了放顶煤开采的适用条件及注意事项。

关键词：厚煤层；开采技术；合理选择；1.引言放顶煤开采实质就是在厚煤层中采用常规方法先采煤层底部厚度为2～3m的一个分层，利用矿山压力的作用，使支架上方的顶煤破碎成散状体，依靠重力通过支架放煤口回收顶煤。

因此，放顶煤开采，顶煤的可放性是开采的关键问题，常见的放顶煤开采方法有综采放顶煤（简称综放）、π型钢梁放顶煤（简称π放）、滑移支架放顶煤（简称滑放）等等。

2. 放顶煤开采的主要优点及存在问题2.1 放顶煤开采的主要优点（1）产量高。

由于放顶煤开采实现了采、放平行作业，工作面前后有两个出煤点，一个工作面相当于多个工作面，因此工作面单产和工效可大幅度提高。

（2）掘进率低。

一个放顶煤工作面的采放比均大于1，完全实现了煤层的整层开采，减少了分层开采时的回采巷道，缓解了采掘失调局面。

（3）实用范围广；放顶煤工作面都是沿煤层底板开采的，不受煤层厚度变化影响，同时，顶煤代替了单一煤层的伪顶或直接顶，有利于工作面机道上方空顶的维护。

（4）减少工作面搬家次数；一个放顶煤工作面开采相当于2～3个分层开采工作面同时开采，大大减少了工作面的搬家频率。

（5）节省材料；对于放顶煤工作面顶煤的垮落和放出均靠地压和自重完成，无须外加动力，所以与分层机采相比，吨煤开采成本大大降低。

（6）有利于顶板管理。

特别是在顶板较破碎的煤层中开采，减少了冒顶事故。

除此之外，放顶煤开采还有效益高、安全性好、工人劳动强度低等优点，具有推广价值。

2.2 放顶煤开采存在的问题（1）煤尘大。

这是放顶煤开采面临的重大安全和健康问题。

液压支架的移动方式采煤机的牵引速度受移架速度限制，由于回采工艺的要求，采空区的工作空间必须立即支护，以保证良好的顶板状态。

而移架速度又受支架的移动方式、泵站的供液量、乳化液胶管直径的大小、操作熟练程度等因素的影响。

支架的移动方式常用的有两种：第一种为单架连续移支方式，支架沿采煤机截割方向依次顺序前移，支架只有一架在动作；第二种为分段交错式移支方式：每组2～3架，组内顺序移支，组间平行作业。

同时移动的支架数等于分组数。

美国、澳大利亚电液控制支架的“降柱－移架－升柱”工作循环时间为10s，移架速度可达9m/min。

综合机械化放顶煤开采放顶煤采煤方法，就是在开采煤层的底部，或在特厚煤层中部布置采煤工作面，利用工作面矿山压力的作用或以爆破等方法，将顶煤破碎并促使其垮落，而后将垮落的顶煤由工作面后方或架前放出。

一、预采顶分层放顶煤综采利用普通综采设备，预采顶分层并铺上金属网假顶，然后沿煤层底板布置放顶煤综采工作面，放中层煤。

二、预采中间层放顶煤综采先在底板以上3m处布置一普通综采工作面，上覆顶煤在采空区垮落并自行破碎，后沿煤层底板布置放顶煤综采工作面，回收已经破碎的顶煤。

三、分段放顶煤综采当煤层厚度超过20m甚至更大时，可以在同一煤层中依次或同时布置多个放顶煤综采工作面。

四、一次采全厚放顶煤综采在煤厚适中（5～15m），顶板中等稳定，煤质中硬以下的条件下，沿煤层底板布置放顶煤综采工作面，实现一次采全厚放顶煤综采。

目前一次采全厚放顶煤综采方法主要有高位放顶煤综采、中位放顶煤综采和低位放顶煤综采。

1.高位放顶煤综采：放煤口在液压支架的上部，即顶梁或掩护梁上。

优点：工作面运输系统简单（一般使用单部输送机）端头易维护。

缺点：煤尘较大，支架顶梁较短，容易出现架前顶煤放空而造成支架失稳或移架困难现象。

2.中位放顶煤综采：支架的放煤口位于支架高度的中部。

优点：工作面有两部输送机，可以实现采、放平行作业，提高工作面单产，通常割2～3刀放一次顶煤。