液压支架选型计算

浅析液压支架选型的基本依据及原则

在现代综合机械化采煤过程中，工作面顶板的支护和管理是关系安全生产的主要因素，而实现综采工作面顶、底板支护的唯一设备就是液压支架。它是以乳化液作为动力介质，将液压能转化为机械能的一种机构。液压支架的选型，其根本目的是使综采设备更好地适应矿井和工作面的地质和生产条件，投产后做到高产、高效、安全，并为矿井的集中生产、优化管理和取得最佳经济效益提供前提条件。

1 、液压支架的基本形式

(1)支撑式液压支架：顶梁较长，一般超过4m左右，立柱垂直于底座，有较强的支撑力。

(2)掩护式液压支架：顶梁较短，一般不超过3.5m，带有掩护梁，分隔采空区和作业空间，立柱呈倾斜分布，作业空间和通风断面较大。

(3)支撑掩护式液压支架：有上述两种支架的特点，采用四连杆机构，更好地承受顶板水平推力及扭转分力，对围岩既有较强的支撑、切顶作用，又有较好的掩护、隔离作用，但价格较前两者昂贵。

2、液压支架选型的基本依据及原则

进行液压支架选型时，其基本依据是顶底板性质、煤层条件和经济成本等。

2.1 顶底板性质

2.1.1

顶板

一般情况下，根据直接顶的类别和基本顶级别选择架型。不同的直接顶和基本顶基本决定了所采用的液压支架架型和工作方式。直接顶的分类有：不稳定顶板，中等稳定顶板，稳定顶板，坚硬顶板。基本顶级别：I级顶板(周期来压不明显)、Ⅱ级顶板(周期来压明显)、Ⅲ级顶板(周期来压强烈)、1V级顶板(周期来压极其强烈)。

由上可知，直接顶的类别和基本顶级别，两者的划分都无严格的定量评定指标，因此按顶板性质分级来选择架型不一定十分科学、严密。具体选用时可遵循下列原则：

(1)对于基本顶周期来压不明显的巾等稳定或破碎顶板，可选用掩护式液压支架；对于直接顶稳定的顶板，可选用支撑式或支撑掩护式液压支架。

(2)对于基本顶周期来压强烈(Ⅲ～Ⅳ级)、直接顶不稳定或中等稳定的顶板，可选用支撑掩护式液压支架；对于直接顶稳定或坚硬的顶板，可选用支撑掩护式液压支架或支撑式液压支架。此外，由于某些顶板条件比较特殊，故可采用多种形式的液压支架，因此液压支架架型的选择既要以顶板性质作为依据，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液压支架，如掩护式支架或带有护帮装置的液压支架。

液压支架选型计算

（1）按现行较通用的岩石容重法公式： 1pKMdzkq＝2575.1135.14.11＝1425KN/m2

式中：qz---支架的动载支护强度，KN/m2；

Kd---动载系数，一般取1.5-2.0(Ⅱ级以上老顶条件)；取

1.75

M---一次采厚(平均14.4m，按80％回收率计算)取11.4m；

Kp---冒落矸石碎胀系数，取1.35；

γ---顶板岩石平均容重，取25KN/m3；

P = qz (LK+LD)B＝1425×（0.46＋5.415）×1.75＝14650 KN

式中：P---支架工作阻力，KN；

LK---端面距，取0.46m；

LD---顶梁长度，取5.415m；

B---支架宽度，取1.75m；

放顶煤支架的工作阻力按照综采计算结果的80％考虑。

（2） 岩层结构法：

qz =k(γ1h1+γ2H)= 1.75×（14.4×10.58+25×13.47）=856 KN/m2

式中 H—对支架有直接影响的岩层厚度；m

H=(L+ h1/tanα)tanθ=（5.915＋10.58/ tan88°）×tan65°=13.47m；

L---有效控顶距(m)；5.915 m；

h1---顶煤厚度(m)；10.58 m；

α---顶煤断裂角(°)；一般为70°-120°

θ---顶板断裂角(°)；一般为60°-65°

γ1---顶煤的容重，取14.3KN /m3；

γ2---顶板岩石的容重，取25 KN /m3；

qz---支架的动载支护强度；

k---动载备用系数，(Ⅱ级以上老顶一般取1.5-2.0)取1.75；

P= qz (Lk+LD)B/ηs＝856×（0.46＋5.415）×1.75/0.75＝11734

KN

式中 P—支架的工作阻力(KN)；

Lk—梁端距0.46m；

LD—顶梁长度5.415m；

B—支架中心距1.75m；

工作阻力/支护面积=支护强度；支护面积=（梁端距+顶梁长度）x中心距。

液压支架选型计算

1．支护强度的计算

采用以往的经验公式来计算：

a、 P≥

b、 P≥

式中：

P——支护强度，MPa；

M——开采厚度，取6.1 m；

r——顶板岩石容重，取2.7t/m3；

d——顶板动载系数，取1.3；

a——煤层倾角，取3°；

B——附加阻力系数，取1.2；

n——不均衡安全系数，取1.75；

K——顶板岩石碎胀系数，取1.25。

则 a、P≥ =1.008MPa

b、P≥ =1.128MPa

最后取P=1.128Mpa。

2. 支架载荷

根据支护强度，则验算支架支护载荷为：

T＝P(L+C)×(B+J)

式中：T ------ 支护载荷，KN；

L ------ 顶梁长度，3.8m；

C ------ 顶梁前端到煤壁的距离，1.33m；

B ------ 顶梁宽度，1.530m；

J -------架间距，0.22m；

则 T＝0.68×（3.8+1.33）×（1.53+0.22）＝6105KN 计算结果表明，液压支架的工作阻力10800KN满足支护载荷的要求。

3. 支架高度

a.支架最大高度

Hzmax＝Mmax+S1 式中：Hzmax------支架最大支护高度，mm；

Mmax------工作面最大采高，取6100mm；

S1------伪顶冒落的最大厚度，取300mm。

则 Hzmax＝6100+200＝6300 mm。

b.支架最小高度

Hzmin＝Mmin-S2-g-e

式中：Hzmin------支架最小支护高度，mm；

Mmin------工作面最小采高，取4500mm；

S2-------顶板的下沉量，取200mm；

g ------顶梁上、底座下的浮矸厚度，取50 mm；

e ------移架时支架回缩量，取100 mm。

则 Hzmin＝4500-200-50-100＝4150 mm。

第２４卷第２１期　２００８年ｌ１月　甘肃科技　Ｇａｎｓｕ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　●，０２．２４Ⅳ０．２１　Ｎｏｖ．２０ｏ８　

浅谈液压支架推移装置的设计计算　

高玉华，张万宇　

（靖远煤业集团有限责任公司，甘肃白银７３０９１３）　

摘要：通过对液压支架推移装置在实际应用中常见的损坏形式的概述，针对其中一种损坏方式对液压支架推移装　置的受力工况进行了分析，通过对推移装置稳定性、强度的设计计算，分析了液压支架推移装置的受力工况、计算方　法。并通过实例分析，提出了几点设计时应注意的问题。　关键词：液压支架；推移装置；计算　中圈分类号：ＴＤ３５５．４　

推移装置主要有推移千斤顶和推杆或推移千斤　

顶和框架组成、用以移动工作面支架和输送机的装　

置，是液压支架的重要工作部件。在煤矿生产过程　中，推移装置起着举足轻重的作用。它的结构、工作　性能的好坏，直接影响着支架的正常运行。常见的　推移装置损坏形式有以下几种：（１）活塞杆或推杆因　设计刚度不够而弯曲；（２）连接部件结构受力不合理　导致耳板变形和断裂；（３）活塞杆划伤导致漏液等。　

因此深入分析推移装置受力工况，合理设计其结构，　确保其工作的可靠性，是支架部件设计中不可忽视　

的问题。本文针对第一种损坏方式作了深入细致的　研究。　

１推移装置的力学分析　

在液压支架中，推移装置的受力工况是比较复　杂的，但归纳起来大体可分为下列几种受力：　

１）纯轴向作用力。　

２）轴向作用力和水平侧向作用力。　

３）轴向作用力和垂直作用力或加水平侧向作　用力。　

推移装置受纯轴向作用力作用是一种较理想的　工作状态。当推移装置设计合理，对工作面具体条　件适应能力较强，使支架基本能沿垂直与输送机方　

向走直时，可近似认为其仅受轴向力作用。而实际　中，推移装置都是处于多向受力工况状态下传力的，　

尤其是对长框架式推移装置更是如此。产生这种状　况的主要原因有：　

１）输送机和支架下滑。当工作面倾角较大或　受运煤的影响时，输送机、支架发生下滑，又因输送