关于综采工作面端头液压支架的分析与合理选用

第一章 液压支架的选型第三节 液压支架的架型选择一、架型的选择当工作面直接顶类别，老顶级别已确定经过分析论证后，可按表1-4选择支架型式。

使用表1—4时，考虑下列因素：1）煤层厚度为3.3 ~3.7米，顶板有侧向推力时，一般不宜采用支撑式支架。

2）煤层烦角为1 0～120(支撑式支架取下限，掩护式取上限)以上时，支架不必考虑防滑防倒装置。

3）底板强度、支架对底板比压应小于底板岩石允许抗压强度。

4）瓦斯涌出量大应优先选用通风断面大的支撑式或支撑掩护式支架。

5) 设备成本，能同时允许选用不同架型时，应优先选用价格便宜的支架。

老顶级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 直接顶类别12312 31234 4架 型掩护式 掩护式 支撑式 掩护式 掩护或支撑掩护式支撑式支撑掩护式支撑掩护式支撑或支撑掩护式支撑或支撑掩护式支撑式 采高＜2.5m 时支撑掩护式采高＞2.5m 时支架支护强度/MP a采高/m1 0.294 1.3×0.294 1.6×0.294 ＞2×0.294结合深孔爆破，软化顶板等措施处理采空区2 0.343(0.245) 1.3×0.343(0.245) 1.6×0.343 ＞2×0.343 3 0.441(0.343) 1.3×0.441(0.343) 1.6×0.441 ＞2×0.441 40.539(0.441)1.3×0.539(0.441)1.6×0.539＞2×0.55表1-4 适应不同等级顶板的架型和支护强度另外，表1-4中的支护强度是指单位面积上的支撑力大小，括号内数字是掩护式支护强度；但允许有5％的波动范：1.3，1.6，2分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ级老顶比l 级老顶的增压倍数，Ⅳ级老顶由于地质条件变化较大，只给出最低限2，具体数字应根据实际情况确定，单体液压支柱的支护密度，可用表中的支护强度除以工作阻力计算。

综采工作面两巷超前支架及端头支架的应用技术以淮北矿业神源煤化工（邹庄矿）3204工作面为例，分析超前支架及端头支架的应用技术，在此基础上对超前支架及端头支架及配套设备进行合理选型，与综采工作面两巷的支护形式有效的结合起来，充分减少劳动生产力，大大提高综采工作面的采煤效率，最终确保实现经济、实用、安全、高效开采的目标。

标签：综采工作面；超前支架；端头支架引言随着淮北矿业采煤技术的发展，采煤机械化程度达到97%以上，而在神源煤化工有限公司，采煤机械化程度实现了100%，作为新投产矿井，根据神源煤化工有限公司（邹庄矿）的煤层分布情况，主要采煤方式是综采一次采全高，为了最大限度地发挥机械化程度，综采工作面两巷及下端头分别引进了超前支架及端头支架，大大提高了綜采工作面的回采效率，大大减轻了职工的劳动强度，对此，为了发挥超前支架及端头支架的作用，通过对现场的实践及应用，保证综采工作面的高产高效，对综采工作面两巷超前支架及端头支架的应用技术进行了研究。

1 神源煤化工（邹庄矿）及3204工作面的地质概况1.1 邹庄矿概况安徽神源煤化工（邹庄矿）位于淮北矿区东南部的双堆小区，地处安徽省濉溪县境内，距宿州市约25km。

东以双堆断层及F22断层为界，西以南坪断层为界；南以10煤露头线为界，北以27勘探线与钱营孜煤矿为界。

南北长约6.5km，东西宽约3～5km，面积约28.1815km2。

全矿井地质资源量333.4739Mt，可采储量169.1851Mt。

区内总体构造形态为一较宽缓轴向北东向西南仰起的向斜，其东翼被双堆断层切割，西翼被南坪断层及F25断层所夹一系列断层切割。

区内断层较为发育，中部煤组62、72、82煤层遭受岩浆岩侵蚀破坏。

本区可采煤层自上而下分别为：32、51、52、62、72、82、10计7层。

依据煤层的可采指数和可采面积指数综合确定本区32、62、72、82为较稳定煤层。

51、52、10为不稳定煤层。

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。

综采工作面液压支架选型设计作者：崔俊波来源：《中国新技术新产品》2014年第08期摘要：综采面液压支架选型往往造成大马拉小车现象，其设计需根据具体工程顶板分类而选择，本文对某综采面的液压支架选型进行了系统分析。

关键词：综采面；支架；选型设计中图分类号：TD82 文献标识码：A综采工作面支架选型设计是工作面安全高效生产的重要保障，其影响因素很多，通常我们根据顶板分类及类似条件的矿压显现结合计算公式确定支架支护阻力。

1 架型选择①对于直接顶分类属于1、2类，基本顶分类属于I、Ⅱ级的工作面，其老顶来压步距小，来压相对稳定，来压时强度缓和，端面不稳定，受移架影响较大。

②对于直接顶分类属于3、4类，基本顶分类属于Ⅲ、Ⅳ级的工作面，老顶来压步距大且面向分布不均，直接顶稳定。

要求支架支撑能力足够，能抗水平推力并且及时切顶。

③采高对支架工作阻力影响也较为重要。

采高加大，冒落范围加大，矿压显现强烈，对支架工作阻力要求增加，且装置设计应能防片帮、漏顶，提高支架高度很重要。

④液压支架控制方式有手动、液压及电液控制系统，我国多用手动控制。

⑤目前通用的有两柱掩护式和四柱式支撑掩护式两大类的支架。

两柱掩护式支架在顶板条件恶劣的煤层中，有明显的不足，如对坚硬顶板，它的切顶性能远不及四柱支撑掩护式；对顶板特松软的情况下它的顶梁调平困难，维护顶板、防止架前片冒的性能也不如四柱支撑掩护式，四柱支撑掩护式支架架型图如图1所示。

2 支架高度的确定确定支架高度的主要因素是煤层厚度、采高及运输条件，某面煤厚0.4～5.9m，一般情况下，支架的最大高度应至少为5.9m，但是由于11-2煤质松软，为防止和减轻煤壁片帮，机采高定为2.0～3.98m，大多数情况支架不需要升的太高，而且支架最大高度的增大，要导致最低运输高度的加大，给运输、安装造成困难，综合各方面因素，支架的支撑高度确定在1.8～3.8m，运输高度2.0～2.1m，加平板车高也不超过2.5m，基本能满足运输和安装的需要，最大高度4.5m，采高达3.5m～3.8m左右。

大倾角软煤层综采放顶煤支架的选型设计与使用平煤集团十三矿副矿长孙金柱郑州煤矿机械厂副厂长高有进摘要平煤集团十三矿首采工作面煤层倾角大、煤质软、断层多,在这种条件下实现综采放顶煤的高产高效尚无先例。

介绍了郑州煤矿机械厂为该矿设计的综采放顶煤液压支架的结构特点及技术参数,以及平煤十三矿首采工作面的设备管理、采煤工艺及使用效果。

关键词大倾角软煤层综采放顶煤综放支架选型设计综采放顶煤在我国已获得巨大成功,但是,在大倾角、软煤层、多断层、有仰采俯采的复杂地质条件下，用综采放顶煤技术实现高产高效尚未见报道。

平煤集团十三矿在这种条件下进行了大胆探索,取得了较好的效果。

现将有关情况介绍如下。

1 平煤集团十三矿的地质条件十三矿是平煤集团新开发的矿区,设计年产为180万t。

根据已探明的地质资料,地质条件相当复杂,煤层倾角15°～38°,煤层赋存起伏变化大。

煤层厚度4～8m,平均厚度6m左右,顶板为砂质泥岩,底板为粉细砂岩。

中间有0.05～0.2m3层夹矸。

首采11020工作面,煤层厚度4.23～7.53m,平均厚度5.88m,倾角15°～28°,煤质硬度f=0.8～1.5,顶板伪顶为砂质泥岩,厚0～1m;直接顶为Ⅱ类,砂质泥岩,厚1.3m,垮落步距12m;老顶为Ⅱ级细中粒砂岩,厚8～12m,初次来压步距35m;底板为粉砂岩与细砂互层,厚9～12m,抗压强度3.4Mpa。

该工作面内有大小断层15条,其中落差5m 以上的有两条。

从首采面的地质条件可以看出,煤层倾角大,煤质软,断层多,且沿工作面走向起伏变化大。

在这样的条件下实现综放工作面高产高效的难度是相当大的。

2 支架的选型与支架的结构设计2.1 对支架的要求针对平煤集团十三矿煤层地质条件及矿区发展规划的要求,选择合理、适用的支架架型就成为我们发展综放技术能否成功的关键。

通过对目前国内外有关综采放顶煤液压支架的调研考察,对11020工作面放顶煤液压支架架型提出如下要求:(1)支架要有较高的稳定性和抗扭性能,并配备可靠的防倒防滑系统;(2)回收率要高,能实现采放平等作业;(3)工作时产生的煤尘小;(4)有较好的仰采、俯采性能;(5)放煤口通畅,操作灵活可靠;(6)保证足够的通风断面。

浅谈综采工作面液压支架的应用【摘要】工作面支护问题始终是困扰煤矿生产安全、产量和效率的重要问题。

因此以液压支架为主要设备的综合机械化（以下简称综采）的诞生和发展是煤矿生产发展史上的一次重大革命。

本文通过介绍了液压支架的结构、分类和选型问题，及其在综采工作面中的应用。

举例说明了液压支架在使用中存在的问题，并提出了支架液压系统的研究方向。

【关键词】液压支架；综采；应用综合机械化采煤的实现是与液压支架的使用分不开的，液压支架是综采设备的重要组成部分。

它能可靠而有效地支撑和控制工作面的顶板，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面和推进输送机。

综合机械化的工作面长度一般为100～200 m，是直接开采地下煤层的场所，液压支架沿整个工作面装设，液压支架下铺设有刮板输送机，采煤机骑在输送机上沿工作面方向往复运动，装有截齿的滚筒同时作旋转运动，将壁上的煤炭连续地切割下来（落煤），然后经刮板输送机、转载机和带式输送机运出采煤工作面。

液压支架滞后于采煤机沿着垂直于工作面的方向推进，使整个工作面一直在液压支架的保护下。

它是综采工作面的支护设备，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面和推进输送机，形成一个安全可靠的采煤空间。

液压支架具有支撑顶板、推移输送机、自身推进、防止煤壁垮落（片帮）、实现超前支护，防止相邻支架之间漏落矸石，以及当煤层倾斜角较大（一般为α≥15°）时防止支架下滑等作用。

1 液压支架的结构和分类图1为液压支架的结构示意图。

液压支架的支护功能是通过前柱液压缸6和后柱液压缸5将其前后立柱升起，使顶梁10顶住顶板，防止工作面的顶板垮落。

顶梁10和顶板接触之后液压系统压力增加，达到额定工作压力时液压缸产生的总推力称为支架的初撑力。

随着时间的推移，煤层顶板下沉，液压系统达到安全阀的调定压力时，前后柱液压缸产生的总推力称为支架的工作阻力。

图1 液压支架的结构示意图1-护帮机构；2-护帮液压缸；3-前梁液压缸；4-掩护梁；5-后柱液压缸；6-前柱液压缸；7-支架底座；8-推移液压缸；9-刮板输送机；10-顶梁；11-前梁液压支架手动操作的工作循环：随着采煤机沿运动方向的位移，液压支架应完成相应的动作。

综采工作面超前支护液压支架的应用及优化摘要：随着矿井开采深度的增加，许多工作面顺槽在掘进过程中受原岩应力及沿空巷道影响就已经出现了很大的变形，在综采工作面回采过程中两巷外出口段受超前应力影响变形越来越剧烈，尤其是当巷道顶板岩性结构差，或者遇到断层异常区造成顶板破碎的时候，两巷出口顶板下沉明显，造成进出口断面变小等异常情况。

现有的两巷超前单体支护已不能在安全和高效上满足生产需要。

为此，我们针对现场实际，提出了优化措施。

关键词：超前支护；液压支架；实践；优化超前支护液压支架在综采工作面为安生生产起到举足轻重的作用。

我国自1973年开始大规模引进德国、英国等国家的综采设备，经历了消化、吸收和改进提高的过程，已形成了较完善的设计、制造和科研体系。

随着液压支架国产化进程的发展和我国高端液压支架需求量的不断增加，我国液压支架技术进入高速发展阶段。

我国液压支架的设计和制造水平逐渐接近国际先进水平。

1超前液压支架的用途及功能超前液压支架为左、右两架成一组使用，两架之间顶梁间由防倒千斤顶连接，每一架由前后两节组成，前节的顶梁后部与后节的中间梁相连，前节的底座后部与后节的底座前部通过连接头、移架千斤顶相连，前后节互为依托，达到移架的目的。

该支架不但具有足够的支护强度和较好的受力点，而且能保证设备布置和行人所需的空间。

2超前液压支架的工作原理支架的动力是来自泵站的高压乳化液，经由主进液管路送到工作面，并与每架支架的进液平面截止阀相连，通过过滤器然后导入支架，再通过电液控制阀分配到各液压缸，以完成支架所需要的各项动作。

从支架流回的低压乳化液通过操纵阀组与回液平面截止阀由主回液管路流回泵站乳化液箱供循环使用。

3概述随着矿井开采深度的增加，尤其是当巷道顶板岩性结构差，或者遇到断层异常区造成顶板破碎的时候，两巷出口顶板下沉明显，造成进出口断面变小等异常情况。

现有的两巷超前单体支护已不能在安全和高效上满足生产需要。

在这种情况下，我矿1312（1）使用的机械化和自动化程度更高的ZQL2×3200/19/38型巷道超前支护液压支架，很好的解决了这一难题。

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≥ =1.008MPab、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。

根据以上各参数，本工作面选用郑州煤机厂液压支架工作高度4150～6300 mm。