液压支架选型设计.docx

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1、综合训练任务书一、设计任务及要求(1)根据所给原始数据进行液压支架选型的详细计算;(2).编写综采工作面液压支架选型设计说明书;(3)采煤设备与工作面综采设备配套关系图设计原始数据及条件:煤层厚度截割阻抗A(Nmm)煤层倾角顶板条件工作面长度(m)设计产量(万Ta)生产安排HmaxHmin老顶直接顶3.11.635011III级3类125801一年工作日按300天计算2.实行三班工作制，两班采煤,一班准备，每天生产16小时。二、上交材料(1)设计图纸(综采工作面设备配套关系图)(2)设计说明书三、进度安排(参考)(1)熟悉设计任务，收集相关资料(2)拟定设计方案(3)绘制图纸(4)编写说明书(

2、5)整理及答辩四、成绩评定目录1液压支架选型的基本原则42确定液压支架架型42.1顶板分类（级）42.2架型与支护强度初选53主要参数计算和支架型号的确定53.1支架高度53.2支架主要结构确定33.2.1顶梁长度33.2.2底座的宽度73.2.3支架中心距确定73.2.4支架移驾步距确定73.3支护强度和工作阻力73.4初撑力73.5移架阻力及推溜力73.6确定支架类型74性能验算94.1顶板支护形式84.2底板比压84.3工作阻力（支护强度）和初撑力的验算94.4顶板覆盖率94.5通风断面计算104.5.1按工作面温度计算风量124.5.2经验供风134.5.3风速计算155支架布置台数1

3、16乳化液泵站的选型136.1乳化液泵156.1.1泵站压力的确定176.1.2泵站流量确定156.1.3选择乳化液泵146.2乳化液泵的电机功率136.3乳化液箱容积的验算156.4乳化液167设备的空间尺寸配套关系13参考文献151 .液压支架选型的基本原则要顶得住，它的初撑力和工作阻力要适应直接顶和老顶岩层移动所产生的压力（包括二次来压），使控顶区的顶板下沉量限制到最小程度。要移得走，它的结构形式和支护特性，要适应直接顶下部岩层的冒落特点，尤其要注意顶板在暴露后尚未支护情况下的破碎状态，要尽量保持该处顶板的完整性。支架底座要适应底板岩石的抗压强度，以防底软而使支架陷入底板。要适应采高变化

4、和按煤层倾角考虑的对支架稳定性的要求。要满足通风（尤其是高瓦斯工作面）和行人的需要，以及要和采煤机、运输机配套。要考虑投资，力求以较低的投资获得所需的技术经济效果。支架复用次数高，损坏情况少，即能降低吨煤成本。按开采技术特点，可将煤层厚度分三类：薄煤层-从最小可采厚度到13m;中厚煤层1.33.5m；厚煤层大于3.5m0按开采技术特点,将煤层倾角分为三类:缓倾斜煤层-025。；倾斜煤层一-25。45。；急倾斜煤层-45。90。倾角小于12的煤层对于综采机械化来说，最为有利，一般可以不考虑设备自重分力的影响。煤层倾角加大，会使采煤机上行采煤时的牵引阻力加大，并造成机器下滑的危险；使支架的横向稳定

5、性变坏，甚至下滑、倾倒；输送机也会下滑，给采煤工作造成困难。2 .确定液压支架架型按顶板分类方案对液压支架的架型进行初选。根据煤炭部（81）煤科字第429号文件关于缓倾斜煤层工作面顶板分类方案，按稳定性不同直接顶分为四类，按来压强度不同将老顶分为四级，并分别提出相应的架型、支护强度和顶板管理方法。3 .1顶板分类（级）直接顶分为四类，见表2-1。老顶分为四级，见表2-1。表2-1缓倾就煤层回采工作面项板分类方案,老顶分级级别指标IIIN周期来压显现不明显明显强烈极强烈胃落带充满采空区程度NhH和初次来压步距乙，mN3503N3一51j=25-500350N0.311=25*50Nn.31t50

6、直接顶分类类别指标1234不稳定顶板中等稳定顶板稳定顶板坚硬顶板主要指标：强度指数。3031*7071120120无直接顶。厚度在25m以上,岩石的单向抗压强度160-80MPa节理裂隙间电和分层厚度大于1m；的整体岩层参考指标I直接顶初次垮落步距1itm891819-25254 .2架型与支护强度初选正确选择支架的架型，对于提高综采工作面的产量和效率，充分发挥综采设计的效能，实现高产高效，是一个很重要的因素。本矿煤层赋存条件较好，煤层倾角,为缓倾斜煤层，煤层截割阻A=350Nmm,煤层厚度适中为3.1m,井型为中型矿井，工作面设计长度为125m,设计能力为80万ta,直接顶为3类中等稳定顶板

7、，老顶为III类顶板，周期来压明显，要求工作面支护强度较大（见表2-1）。综上所述，选用抗水平推力强且带护帮装置的掩护式支架。由于煤层倾角小于15,不设防滑和调架装置。3.主要参数计算和支架型号的确定3. 1支架高度支架高度一般系指支架的最大和最小结构高度，它必须适应煤层采厚变化所要求的最大和最小支撑高度。最小高度过大，可能会出现压架现象；最大支撑高度过小，可能会造成丢煤浪费资源，或支架顶空现象。支架的最大和最小支撑高度，应根据煤层厚度的变化合理选择，片面地认为调高范围越大越好，过大地加大调高范围将增加设备重量及制造成本。支架高度可由下式计算：HmaX=大Si+。？Hmin=砥、S2一0-C式

8、中：HmaX支架最大结构高度，山）；Hmin支架最小结构高度，111；h大煤层最大采高，3.1m；小煤层最小采高，1.6m；S1支架前柱上方顶板下沉量，一般取0.1m；2支架后柱上方顶板下沉量，一般取0.2m；a支架前移时可缩余量，一般取不小于005m；C支架与顶底板间的浮煤，破肝厚度一般取0.1m。即:ma=3.2m,min=1.25mo根据一些生产的实际经验，为防止伪顶冒落而引起支架顶空现象和一些难于预见的因素，最大结构高度”max,要在计算的基础上，再考虑增加0.10.3m的富裕量。取max=3.3m,min=1.25m。确定支架的最低高度时还应考虑到井下的允许运输高度。支架的伸缩比K=

9、名”=2.64SKS值的大小反映了支架对煤层厚度变化的适应能力，其值越大，说明支架适应煤层厚度变化的能力超强。3.2支架主要结构确定3.2.1顶梁长度顶梁长度取决于必要的作业空间和通风断面要求，还与支架方式有关。支护方式有超前支护和滞后支护两种方式。根据选定的掩护式架型和超前支护方式，估算支架的顶梁长度，如图4-2所示。b、=+y+d+a-Htga-c=200+135O+9OO+4OO-3100tg20-300=1421.69mm式中：铲煤板铲尖到煤臂的距离，取100200m（具体大小也可计算）；y=F+G+J+V=200+350+400+400=1350mm式中：F铲煤板宽度，一般取1502

10、40mm;G中部槽宽，350mm；J导向槽宽度，无链牵引时尚有齿轨部分宽度；V电缆槽宽。参数查不到时可估算V=350450mm;超前移架时取截深；滞后移架时可取零人行道宽度，不小于0.6m,高度不小于采高图4-2a立柱倾角；C梁端距，取250350mm0a由结构而定，考虑支架稳定性和减少底座前端的比压。30OnIn1；%通常为R.91.2m,在中厚煤层中可设置为人行道；3由结构而定，一般情况为300500mmo顶梁全长：1=b+b2+b3=1421+1000+400=2821mm=2.8m注：顶梁的长度和宽度取决于支架的类型，它影响支架与顶板的接触性能、控顶距、移架速度和稳定性，一般在保证一定

11、的工作空间和合理布置设备的前提下，应尽量减小顶梁长度，以缩小控顶距和支架的重量。对于支撑式和支撑掩护式支架，由于立柱为双排布置，支撑力较大，故这类支架的顶梁较长，当采用滞后支护时，顶梁全长为2.5m左右；当采用及时支护时，顶梁全长为3.04.Omo对于掩护式支架，由于一般用于破碎顶板，应尽量减小支架对顶板的重复支撑次数,加之立柱多为单排布置，故顶梁长度较小，通常1.52.5m,最大达3m左右。顶梁的宽度应根据支架间距和架型来定。我国规定支架标准中心距为1.5m。掩护式和支撑掩护式支架包括侧护板在内的顶梁宽度为141.6（下限为侧护板收缩时的运输宽度，1.5m为支架的正常宽度，16m为调架时侧护

12、板伸出后的最大宽度）。垛式支架的架间距一般为0.2mo3.2.2底座的宽度支架底座宽度一般为1.为提高横向稳定性和减小对底板比压，厚煤层支架，可加大到1.3左右，放顶煤支架为1.314m0底座中间安装推移装置的槽子宽度，与推移装置的结构和千斤顶缸径有关，一般为300380mmo3.2.3支架中心距确定支架中心距有1.25m,1.5m,1.75m,2.05m,与刮板输送机溜槽长度相适应。取1.5m。3.2.4支架移驾步距确定与配套采煤机截深相对应，推移装置的行程要大于采煤机的截深（0.6m）。3.3支护强度和工作阻力支架的结构尺寸确定之后，与支架重量和成本关系最大的参数是支架的支护强度。从理论上

13、分析，合理的支护强度应正好与顶板压力相平衡。支护强度过大，不仅增加支架重量和设备投资,而且给搬运、安装带来困难；过小则会造成顶板过早下沉、离层、冒落，使顶板破碎，造成顶板维护困难。因此支护强度的大小应取决于工作面采场矿压的大小。但由于目前对采场矿压的大小还不能进行准确的定量计算，这样目前主要以经验法或实测数据，来确定支架的支护强度。下面介绍两个经验公式：式中：q液压支架的支护强度，7/口2；H平均采高，取H=2.3m；/顶板岩石容量，一般取=2.3TmK顶板岩石破碎膨胀系数，一般取1.215；a工作面倾角，=Uo；支架A取1.2(取4二1.6)；q，顶板周期来压动载系数(周期来压强烈顶板：小取

14、1.517。)。即：q50.97(T12)q=KHyX1b(Mpa)式中：K作用于支架上的顶板岩石系数，取代8。H平均采高，取H=2m；/一顶板岩石密度，一般取2.3103kgn3.即.=7CH1O5=822.3103105=0.37(Mpa)取q=0.37(Mpa)0支架工作阻力P应满足顶板支护强度要求，即支架工作阻力由支护强度和支护面积所决定。P=F103,kN式中F一支架的支护面积，m2O可按下式计算F=(1+C)(B+KJ=(+C).A,m2式中：1一支架顶梁长度，3.5m；C梁端距，取250350mm；B一支架顶梁宽度，m；K一架间距，m；A一支架中心距，1.5m。2F=5+0.3)X15=5.7(m)P=0.375.7IO3=2109(kN)对支撑式支架，支架立柱的总工作阻力等于支架工作阻力。对于掩护式和支撑掩护式支架，由于受到立柱倾角的影响，支架工作阻力小于支架立柱的总工作阻力。工作阻力与支架立柱的总工作阻力的比值，称为支架的支撑效率n。所以支架立柱的总工作阻力P总为：