綜采工作面設(shè)備選型doc

1、綜采工作面設(shè)備選型 設(shè)計(jì)與計(jì)算·供學(xué)生使用·綜 采 工 作 面 設(shè) 備 選 型設(shè)計(jì)與計(jì)算趙存友 侯清泉 朱力 編黑龍江科技學(xué)院2006年10月前 言綜合機(jī)械化采煤，是加速我國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展，大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)現(xiàn)代化的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施。綜合機(jī)械化采煤不僅產(chǎn)量大、效率高、成本低，而且能減輕笨重的體力勞動(dòng)、改善作業(yè)環(huán)境，是煤炭工業(yè)技術(shù)的發(fā)展方向。我國(guó)綜采技術(shù)日趨成熟，生產(chǎn)水平、工藝水平均已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。綜合機(jī)械化采煤設(shè)備選擇的是否合適，決定著設(shè)備能否正常運(yùn)行、能否達(dá)到優(yōu)越的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果以及能否獲得良好的安全環(huán)境。影響設(shè)備選型的原始因素有兩類(lèi)：一類(lèi)是圍巖的巖石特征和地

2、質(zhì)條件，包括頂?shù)装鍘r石的力學(xué)性能、煤層厚度、煤質(zhì)硬度、傾角和構(gòu)造等；另一類(lèi)是圍巖（緩傾斜煤層為頂板）的工程特征，如頂板移動(dòng)規(guī)律和它與支架相互作用的狀況等。為了更好地發(fā)揮機(jī)械化的效益，應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)和煤層賦存條件、采煤機(jī)械化設(shè)備的合理選型計(jì)算、設(shè)備配套、設(shè)備布置以及與之相適應(yīng)的工作面有關(guān)參數(shù)選擇等，是綜合機(jī)械化開(kāi)采設(shè)備的重要內(nèi)容。為此，結(jié)合我們專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和安排，編寫(xiě)了綜采工作面設(shè)備選型設(shè)計(jì)與計(jì)算指導(dǎo)書(shū)，以供學(xué)生課程設(shè)計(jì)參考。書(shū)中如有缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。編者 2006.10目 錄第一章 概述 1一、設(shè)計(jì)題目、任務(wù)和要求、設(shè)計(jì)條件二、選型的基本原則第二章 采煤機(jī)的選型 2一、初選采煤

3、機(jī)（確定型號(hào)）二、滾筒三、電機(jī)功率四、牽引力五、防滑設(shè)備六、采煤機(jī)允許的最大牽引速度七、采煤機(jī)噴霧供水裝置八、采煤機(jī)的穩(wěn)定性第三章 刮板輸送機(jī)選型 11一、初選刮板輸送機(jī)二、運(yùn)輸能力的驗(yàn)算三、刮板輸送機(jī)電機(jī)功率的驗(yàn)算及電機(jī)的數(shù)量四、刮板鏈強(qiáng)度驗(yàn)算第四章 液壓支架的選型 15一、確定架型二、主要參數(shù)計(jì)算和支架型號(hào)的確定三、性能驗(yàn)算四、支架布置臺(tái)數(shù)第五章 乳化液泵站的選型 23一、乳化液泵二、乳化液泵的電機(jī)功率三、乳化液箱容積的驗(yàn)算四、乳化液第六章 配套驗(yàn)算 27一、通風(fēng)計(jì)算二、設(shè)備的空間尺寸配套關(guān)系三、綜采工作面布置圖參考書(shū) 30附錄1：采煤機(jī)技術(shù)特征表 31附錄2：刮板輸送機(jī)技術(shù)特征表 43附

4、錄3：緩傾斜煤層回采工作面頂板分類(lèi)方案 44附錄4：經(jīng)濟(jì)型、輕型系列綜采設(shè)備 45附錄5：液壓支架技術(shù)特征表 46附錄6：三機(jī)配套附圖 47- 70 -第一章 概 述一、設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)條件、任務(wù)和要求1、設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)條件綜采工作面機(jī)械化設(shè)備選型設(shè)計(jì)條件有關(guān)工作面設(shè)備選型設(shè)計(jì)的已知參數(shù)和依據(jù)，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)號(hào)下達(dá)。2、任務(wù)和要求完成綜采工作面機(jī)械化各設(shè)備的選型計(jì)算。即：確定采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、液壓支架和泵站的型號(hào)和參數(shù)的驗(yàn)算；各設(shè)備匹配尺寸和參數(shù)驗(yàn)算，完成一張1號(hào)綜采設(shè)備之間的配套尺寸關(guān)系平面布置圖；編寫(xiě)出一本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，字?jǐn)?shù)在8千至1萬(wàn)字左右。二、選型的基本原則1、采煤機(jī)采煤機(jī)必須滿(mǎn)足煤層開(kāi)采厚度和煤

5、的切割阻力的需要，要與煤層的傾角適應(yīng)。采煤機(jī)以最小的電耗獲得最大的采煤速度即最大的生產(chǎn)能力，以及獲得最佳的塊度。要考慮與支架和運(yùn)輸機(jī)配套，與支架移支速度和運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤能力相適應(yīng)。具備有效的噴霧抑塵裝置。2、運(yùn)輸機(jī)要滿(mǎn)足工作面長(zhǎng)度和傾角對(duì)于運(yùn)輸機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度和穩(wěn)定性的要求。運(yùn)輸機(jī)必須與采煤機(jī)的能力相適應(yīng)，要保證采煤機(jī)效能的發(fā)揮。要與支架和采煤機(jī)配套，保證采煤機(jī)騎溜（或不騎溜）正常運(yùn)行。能在正常狀態(tài)下隨采煤機(jī)之后適當(dāng)彎曲，并配有清掃浮煤的裝置，并使移置液壓支架和拖動(dòng)電纜方便。3、液壓支架要頂?shù)米?，它的初撐力和工作阻力要適應(yīng)直接頂和老頂巖層移動(dòng)所產(chǎn)生的壓力（包括二次來(lái)壓），使控頂區(qū)的頂板下沉量限制到最小程

6、度。要移得走，它的結(jié)構(gòu)形式和支護(hù)特性，要適應(yīng)直接頂下部巖層的冒落特點(diǎn)，尤其要注意頂板在暴露后尚未支護(hù)情況下的破碎狀態(tài)，要盡量保持該處頂板的完整性。支架底座要適應(yīng)底板巖石的抗壓強(qiáng)度，以防底軟而使支架陷入底板。要適應(yīng)采高變化和按煤層傾角考慮的對(duì)支架穩(wěn)定性的要求。要滿(mǎn)足通風(fēng)（尤其是高瓦斯工作面）和行人的需要，以及要和采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)配套。要考慮投資，力求以較低的投資獲得所需的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。支架復(fù)用次數(shù)高，損壞情況少，即能降低噸煤成本。由于以上這些要求顯而易見(jiàn)，故不擬作過(guò)多的說(shuō)明。按開(kāi)采技術(shù)特點(diǎn)，可將煤層厚度分三類(lèi)：薄煤層-從最小可采厚度到1.3m；中厚煤層-1.33.5m；厚煤層-大于3.5m。按開(kāi)采

7、技術(shù)特點(diǎn)，將煤層傾角分為三類(lèi)：緩傾斜煤層-0°25°； 傾斜煤層-25°45°；急傾斜煤層-45°90°。傾角小于12°的煤層對(duì)于綜采機(jī)械化來(lái)說(shuō)，最為有利，一般可以不考慮設(shè)備自重分力的影響。煤層傾角加大，會(huì)使采煤機(jī)上行采煤時(shí)的牽引阻力加大，并造成機(jī)器下滑的危險(xiǎn)；使支架的橫向穩(wěn)定性變壞，甚至下滑、傾倒；輸送機(jī)也會(huì)下滑，給采煤工作造成困難。下面主要介紹緩傾斜煤層的綜采設(shè)備選型。第二章 采煤機(jī)的選型與液壓支架配套的采煤機(jī)主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是刨煤機(jī)；另一類(lèi)是滾筒式采煤機(jī)。后者在我國(guó)用得較多，下面著重介紹滾筒式采煤機(jī)的選型。一、初選采煤

8、機(jī)（確定型號(hào)）確定型號(hào)時(shí)考慮如下因素：1.根據(jù)煤的堅(jiān)硬度選型滾筒式采煤機(jī)適于開(kāi)采堅(jiān)硬度系數(shù)f4的緩傾斜及急傾斜煤層，對(duì)f=2.54的中硬以上的煤層，應(yīng)采用大功率采煤機(jī)。2.根據(jù)煤層厚度選型采煤機(jī)的最小采高、最大采高、過(guò)煤高度、過(guò)機(jī)高度等都取決于煤層的厚度，煤層厚度可根據(jù)技術(shù)要求分為三類(lèi)：（1）薄煤層 煤層厚度小于是1.3m。最小采高在0.650.8 m時(shí)，只能采用爬底板式采煤機(jī)；最小采高在通常情況下0.750.90 m.時(shí)，可選用騎溜式采煤機(jī)。（2）中厚煤層 煤層厚度為1.33.5m。開(kāi)采這類(lèi)煤層在技術(shù)上比較成熟，根據(jù)煤的堅(jiān)硬度等因素可選擇中等功率的采煤機(jī)，如MG340、MXA300/3.5、

9、MG300W（2×300）、MG200W（2×200）等。（3）厚煤層 煤層厚度在3.5 m以上。由于大采高液壓支架及采煤、運(yùn)輸設(shè)備的出現(xiàn)，厚煤層大采高一次采全高綜采工作面取得了較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。適用于大采高的采煤機(jī)應(yīng)具有調(diào)斜功能，以適應(yīng)大采高綜采工作面地質(zhì)及開(kāi)采條件的變化以及俯采的要求，此外由于落煤塊度較大，采煤機(jī)和輸送機(jī)應(yīng)有大塊煤機(jī)械破碎裝置，以保證采煤機(jī)和輸送機(jī)的正常工作。適于煤層大采高一次全高的采煤機(jī)有MXA300/4.5、MXA600/4.5、MG300WG（600）、AM500等型采煤機(jī)，最大采高達(dá)4.5m。當(dāng)采用厚煤層放頂煤綜采工藝時(shí)，在長(zhǎng)度大于60 m的長(zhǎng)壁放

10、頂煤工作面，采煤機(jī)選型與一般長(zhǎng)壁工作面相同；但在短壁工作面，可選用正面截割的短工作面采煤機(jī)和側(cè)面截割的短工作面采煤機(jī)兩種機(jī)型。前者其滾筒軸線平行于工作面，致使頂?shù)装逵啥鄠€(gè)圓柱體相交而成為不平坦的表面，造成支架和輸送機(jī)移動(dòng)的困難，另外機(jī)身重心高，穩(wěn)定性差。然而由于機(jī)身短、結(jié)構(gòu)緊湊、操作維修方便，較為適于短工作面使用。側(cè)面截割的MGD150NW采煤機(jī)則克服了上述缺點(diǎn)，該機(jī)搖臂在機(jī)身中間出軸，并可旋轉(zhuǎn)270°，機(jī)身短、工作平穩(wěn)，裝煤效果也很好。3根據(jù)煤層傾角選型煤層傾角分為三類(lèi)：0°25°為緩傾斜煤層25°45°為傾斜煤層；45°以上為急傾

11、斜煤層。騎溜子或以溜子支承導(dǎo)向的爬底板采煤機(jī)在傾角較大時(shí)還應(yīng)考慮滑問(wèn)題,在干燥條件下金屬間的摩擦系數(shù)為0.240.26，相應(yīng)的摩擦角為13.514.5°,故煤層傾角大于10°時(shí),須設(shè)置防滑裝置；在工作面潮濕的條件下，摩擦系數(shù)減小，傾角大于8°時(shí)，就應(yīng)備用防滑裝置。普遍采用的防滑裝置是固定在工作面回風(fēng)巷內(nèi)的同步絞車(chē)，當(dāng)采煤機(jī)由下向上截割時(shí)液壓絞車(chē)除了防止采煤機(jī)下滑外，還起到輔助牽引的作用；而當(dāng)采煤機(jī)由上向下截割時(shí)，液壓絞車(chē)的液壓馬達(dá)，以液壓泵工況運(yùn)行，產(chǎn)生阻止采煤機(jī)下滑的阻力矩，一旦采煤機(jī)下行超速時(shí)，限速裝置切斷電源，絞車(chē)自動(dòng)抱閘。一般講，同步絞車(chē)的牽引力應(yīng)大于80

12、100KN。MG2×300、MG200QW、WG150W、AM500等型采煤機(jī)具有雙牽引部，牽引力大，其雙自動(dòng)抱閘裝置，防滑性能強(qiáng)，在傾斜煤層中使用時(shí)，可取消輔助絞車(chē)。根據(jù)表2-1和采煤機(jī)的技術(shù)特征表（見(jiàn)附錄一），來(lái)確定采煤機(jī)的型號(hào)。表2-1采高條件地質(zhì)條件采高范圍m傾角º堅(jiān)硬度f(wàn)夾矸情況煤脆韌性直接頂級(jí)別老頂級(jí)別工作面長(zhǎng)度L(m)地板允許比壓q( kg/cm2)二、滾筒一種型號(hào)的采煤機(jī)通常配備幾種規(guī)格的滾筒可供選擇。1、滾筒直徑的確定薄煤層雙滾筒采煤機(jī)或一次采全高的單滾筒采煤機(jī)，滾筒直徑按下式選取：式中：-最小煤層厚度m； （0.10.3）-考慮到割煤后頂板的自行下沉量m

13、。中層煤層用的單滾筒采煤機(jī)（主要用于普采），滾筒直徑為：式中：-最大煤層厚度m。中厚煤層用雙滾筒采煤機(jī)：滾筒直徑應(yīng)略大于最大采高的一半或根據(jù)兩個(gè)滾筒的裝煤量相等的原則來(lái)選取。即：令有：整理得：式中：=螺旋滾筒裝煤效率； 即： ； -計(jì)算時(shí)取最大采高m。注：綜采工作面雙滾筒采煤機(jī)一般都是一次采全高，故滾筒直徑D應(yīng)稍大于最大采高之半，即 滾筒直徑已經(jīng)系列化，分別為0.6、0.65、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.25、1.4、1.6、1.8、2.0、2.3、2.6m。考慮該采煤機(jī)的實(shí)際配備系列的滾筒規(guī)格。2、滾筒轉(zhuǎn)向和葉片的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向和旋向根據(jù)采煤機(jī)的不同使用條件，二者應(yīng)相匹配。左工作面

14、和右工作面人在工作面下巷向上看，左側(cè)為左工作面，右側(cè)為右工作面。如圖2-1所示。葉片的旋向與滾筒轉(zhuǎn)向?yàn)榱耸節(jié)L筒落下的煤能裝入刮板輸送機(jī)，滾筒上螺旋葉片的螺旋方向必須與滾筒旋轉(zhuǎn)方向相適應(yīng)，確定的原則為：人站在采空區(qū)側(cè)看：順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的滾筒（右轉(zhuǎn)）-葉片為右旋。如圖2-2a；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的滾筒（左轉(zhuǎn)）-葉片為左旋。如圖2-2b。即歸結(jié)為：“右轉(zhuǎn)右旋”、“左轉(zhuǎn)左旋”。滾筒的轉(zhuǎn)向在采煤機(jī)往返采煤的過(guò)程中，滾筒的轉(zhuǎn)向雖然不變，卻出現(xiàn)兩種不同的情況：逆轉(zhuǎn)：裝煤效果好（能耗低、重復(fù)破碎低）順轉(zhuǎn)：裝煤效果差（能耗高、重復(fù)破碎稿）單滾筒采煤機(jī)滾筒應(yīng)位于采煤機(jī)機(jī)身的下順槽側(cè)，如圖2-3。其優(yōu)點(diǎn)是煤不經(jīng)機(jī)身下的輸送機(jī)運(yùn)

15、輸以免堵塞煤流。據(jù)此，滾筒轉(zhuǎn)向必須上行時(shí)順轉(zhuǎn)（圖a），其優(yōu)點(diǎn)：有利裝煤。上行順轉(zhuǎn)，搖臂不擋煤流，裝煤口大；下行時(shí)逆轉(zhuǎn)，碎煤在滾筒前面，搖臂也不擋煤。工作平穩(wěn)性好。右工作面：滾筒逆時(shí)針轉(zhuǎn)（左轉(zhuǎn)）-葉片為左旋。即：右-左-左規(guī)則。左工作面：滾筒順時(shí)針轉(zhuǎn)（右轉(zhuǎn)）-葉片為右旋。即：左-右-右規(guī)則。雙滾筒采煤機(jī) 為了使兩個(gè)滾筒的截割阻力能相互抵消，以增加機(jī)器的工作穩(wěn)定性。必須使兩個(gè)滾筒轉(zhuǎn)向相反。滾筒的轉(zhuǎn)向分兩種方式：前順后逆和前逆后順。小直徑滾筒時(shí)：無(wú)論是騎運(yùn)輸機(jī)，還是爬底板的薄煤層采煤機(jī)，滾筒的轉(zhuǎn)向?yàn)椤扒澳婧箜槨弊顬檫m宜。優(yōu)點(diǎn)：由于薄煤層裝煤?jiǎn)栴}比較突出，這樣前后兩滾筒都不經(jīng)搖臂下面裝煤，有利于提高滾

16、筒的裝煤效率和生產(chǎn)率。如圖2-4a。 大直徑滾筒時(shí)：滾筒的轉(zhuǎn)向一般采用“前順后逆”為好。其優(yōu)點(diǎn)：煤塵較少，碎煤不易拋出傷人，裝煤的能耗較低，裝煤和截煤的效率都比較高。如圖2-4b。圖2-43、滾筒截深截深是指一次截割深度，是由滾筒外約請(qǐng)緣到端盤(pán)外側(cè)截齒齒尖的距離確定的。為有效地利用煤層的壓張效應(yīng)，現(xiàn)代采煤機(jī)的截深都小于1m。截深過(guò)小采煤機(jī)生產(chǎn)率受到影響。但加大截深會(huì)使支架的步距加大，頂梁長(zhǎng)度和千斤頂行程加大；同時(shí)也使采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)功率及運(yùn)輸機(jī)的輸送能力加大。因此，要綜合權(quán)衡利弊，選用合理截深。目前多數(shù)采煤機(jī)采用的截深為0.6或0.63m，大功率采煤機(jī)可取0.75m左右。在薄煤層中，由于工作條件困

17、難，牽引速度不能太大，為了達(dá)到較高的生產(chǎn)率，在頂板條件允許時(shí)，可選用截深0.751.0m。在厚煤層中，由于受輸送機(jī)生產(chǎn)率的限制，截深可適當(dāng)減小0.40.5 m，這對(duì)縮小控頂距，避免冒頂和片幫事故有益處。注：目前采煤機(jī)的截深有：0.5、0.6（0.63）、0.7、0.75、0.8、0.9、1.0m等幾種（也可以與廠家聯(lián)系定做非標(biāo)準(zhǔn)的）。選擇滾筒的截深要與現(xiàn)有的滾筒系列和選定支架等設(shè)備配套。4、截齒和截齒排列截齒類(lèi)型：扁行截齒（刀形、徑向）-適用于韌性、粘性高的煤以及有夾石硬煤。鎬形截齒（切向）-適用于脆性及裂隙發(fā)達(dá)的煤。截齒排列：順序配置-用的最普通，它的截割能力強(qiáng)，適用于硬煤。交錯(cuò)（棋盤(pán)）配置

18、-根據(jù)需要來(lái)定。注：應(yīng)能繪出選用的截齒配置圖。清楚滾筒截齒配置的特點(diǎn)。葉片：每條截線上的齒少（m=13）；大都是0角度齒；截線距大（t=3265mm）。端盤(pán)：每條截線上的齒多（m=47）；大多是角度齒（最大35°以上）；截線距?。?。5、滾筒的轉(zhuǎn)速類(lèi)似滾筒直徑一樣，現(xiàn)代滾筒采煤機(jī)，每種型號(hào)有幾種滾筒轉(zhuǎn)速供選擇。采煤機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速的選擇要兼顧截煤及裝煤兩種工藝，以適應(yīng)不同的煤質(zhì)情況。實(shí)際的采煤機(jī)基本已匹配好的，大直徑滾筒選用低檔轉(zhuǎn)速，小直徑滾筒選用高檔轉(zhuǎn)速。一般認(rèn)為滾筒轉(zhuǎn)速為3050r/min較適宜。目前滾筒轉(zhuǎn)速有降低的趨勢(shì)，最低轉(zhuǎn)速為1520r/min。對(duì)薄煤層小直徑滾筒，突出的問(wèn)題是裝煤

19、，因此滾筒轉(zhuǎn)速可提高到60100r/min。截割速度驗(yàn)算目前常用的截割速度=35m/s，最好在4m/s左右。過(guò)高將使煤塵增多，大大降低截齒的壽命。式中：-選定的滾筒直徑（mm）; -選定的滾筒轉(zhuǎn)速（r/min）。裝煤驗(yàn)算滾筒的裝煤生產(chǎn)率應(yīng)大于落煤生產(chǎn)率，這樣才能避免滾筒不被煤堵塞，使采出的煤得以順利輸送（只驗(yàn)算前滾筒）。滾筒的裝煤生產(chǎn)率為： 滾筒應(yīng)有的落煤生產(chǎn)率為： 由可以求得滾筒裝煤而不被堵塞的臨界轉(zhuǎn)速：式中：、-葉片外、內(nèi)緣直徑，m;n-滾筒轉(zhuǎn)速，r/min;Z-葉片頭數(shù)，一般23個(gè);S-葉片螺距，m;-葉片厚度，m;-葉片外緣開(kāi)角，°-裝滿(mǎn)系數(shù)，0.110.58；可查表，計(jì)算時(shí)

20、近似取平均值；J-截深，m；-牽引速度，m/min;工作牽引速度最大一般取=35m/min；H-采高（計(jì)算時(shí)取最大采高），m；-煤的松散系數(shù)，=1.51.7；-浮煤高度；有擋煤板時(shí)=00.05；無(wú)擋板時(shí)=（為考慮浮煤量系數(shù)），m；K-應(yīng)有滾筒裝出的煤量系數(shù)。對(duì)前滾筒K=D/H；對(duì)后滾筒K=1-。滾筒轉(zhuǎn)速n應(yīng)滿(mǎn)足以下條件，使?jié)L筒既不被煤堵塞，又不致拋過(guò)筒轂造成循環(huán)煤。式中：-臨界轉(zhuǎn)速，r/min;-防止碎煤拋過(guò)筒轂循環(huán)的轉(zhuǎn)速，r/min。對(duì)于D=0.50.6m時(shí)，=80120r/min;對(duì)于D=1.82.0m時(shí)，=3040r/min。三、電機(jī)功率根據(jù)采煤機(jī)的生產(chǎn)率來(lái)驗(yàn)算其裝機(jī)功率，詳見(jiàn)。雙滾筒時(shí)

21、，采煤機(jī)裝機(jī)功率為：式中：-功率利用系數(shù)。單機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)取1，分別驅(qū)動(dòng)時(shí)取0.8；-功率水平稀疏，見(jiàn)。-后滾筒的工作條件稀疏，見(jiàn)。后滾筒的轉(zhuǎn)向如圖2-5。-采煤機(jī)的生產(chǎn)率采煤機(jī)和其他工作面設(shè)備的基本功能就是按照所要求的生產(chǎn)率完成其生產(chǎn)過(guò)程。采煤機(jī)的生產(chǎn)率取決于礦山地質(zhì)和礦山技術(shù)條件、機(jī)器工況和結(jié)構(gòu)參數(shù)以及時(shí)間利用率等因素。因此采煤機(jī)的生產(chǎn)率分別以理論、技術(shù)和使用生產(chǎn)率表示。（1）理論生產(chǎn)率 在給定條件下，以最大參數(shù)連續(xù)運(yùn)行時(shí)的生產(chǎn)率稱(chēng)為理論生產(chǎn)率，理論生產(chǎn)率Q的計(jì)算公式為 理論生產(chǎn)率，工作面平均采高，；滾筒有效截深，；給定條件下可能的最大牽引速度，煤的密度，一般為采煤機(jī)的理論生產(chǎn)率是確定與其配套設(shè)

22、備生產(chǎn)能力的依據(jù),是由工作條件、機(jī)器工況和結(jié)構(gòu)參數(shù)確定的。在實(shí)際工作中，只有與其配套的設(shè)備生產(chǎn)能力大于采煤機(jī)的生產(chǎn)能力時(shí)，采煤機(jī)才能達(dá)到給定的理論生產(chǎn)率。（2）技術(shù)生產(chǎn)率 考慮根據(jù)循環(huán)圖表而進(jìn)行的輔助工作，如更換截齒、開(kāi)切口、檢查機(jī)器和排除故障所花費(fèi)時(shí)間后的生產(chǎn)率稱(chēng)為技術(shù)生產(chǎn)率，它由下式求得式中 技術(shù)生產(chǎn)率，；采煤機(jī)技術(shù)上可能達(dá)到的連續(xù)工作系數(shù)，一般=。技術(shù)上越陷越深完善，系數(shù)越高，理論生產(chǎn)率和技術(shù)生產(chǎn)率的差距也越小。（3）實(shí)際生產(chǎn)率 實(shí)際使用中，考慮了工作中發(fā)生的所有類(lèi)型的停機(jī)狀況，如處理輸送機(jī)和支架的故障、處理頂?shù)装迨鹿实?。使用生產(chǎn)率可由下列公式計(jì)算式中 實(shí)際生產(chǎn)率，；采煤機(jī)在實(shí)際工作中的

23、連續(xù)工作系數(shù)，一般=。-采煤比能耗，kw·h/T。=-截割阻抗取180200N/min;-對(duì)于A的采煤比能耗，見(jiàn)；-工作面煤的截割阻抗，180N/mm軟煤；=180240N/mm中硬煤；=240360N/mm硬煤。即所算出的N選用的采煤機(jī)裝機(jī)功率，否則重新選機(jī)型（改變工作參數(shù)，如）。采煤機(jī)的裝機(jī)容量是由生產(chǎn)能力決定的，生產(chǎn)能力為500700 t/h時(shí)，裝機(jī)容量約600750 kW。國(guó)外一些采煤機(jī)的生產(chǎn)能力已達(dá)到15002000 t/h，其裝機(jī)容量也高達(dá)11001500 kW。采煤機(jī)的生產(chǎn)能力正比于采高，因此也可以根據(jù)采高估計(jì)裝機(jī)容量的大小。對(duì)于硬煤，裝機(jī)功率應(yīng)加大一倍。四、牽引力采煤

24、機(jī)的牽引力與裝機(jī)容量關(guān)系密切，裝機(jī)功率150kw時(shí)，牽引力為160180kN；裝機(jī)容量300kw時(shí)，牽引力達(dá)250300 kN。牽引力與牽引機(jī)構(gòu)的剛度系數(shù)、采煤機(jī)的質(zhì)量、摩擦系數(shù)、牽引速度、截割阻力及載荷的不均衡性、機(jī)道形狀等因素有關(guān)，很難精確計(jì)算，一般用經(jīng)驗(yàn)公式確定。P=(1.11.3)N式中：P牽引力，kN；N裝機(jī)容量的KW數(shù)。按向上牽引工作來(lái)計(jì)算，詳見(jiàn)。 T式中：-摩擦系數(shù)，0.180.25（騎溜子時(shí)）；0.30.4（爬底板時(shí)）；-經(jīng)驗(yàn)稀疏，0.60.8（計(jì)算時(shí)取小值）；-估算稀疏，00.2；-系數(shù)，按來(lái)選??；-采煤機(jī)移動(dòng)重量，T；-煤層傾角，度。若牽引力不夠時(shí)，重選機(jī)型；增設(shè)輔助牽引設(shè)

25、備。五、防滑設(shè)備騎在輸送機(jī)上工作的采煤機(jī)，當(dāng)煤層傾角大于10°時(shí)，就有下滑的危險(xiǎn)。特別是鏈牽引采煤機(jī)向上工作時(shí)，一旦斷鏈，就會(huì)造成機(jī)器下滑的重大事故。因此，煤礦安全規(guī)程規(guī)定：當(dāng)傾角大于10°時(shí)，應(yīng)設(shè)防滑裝置。防滑桿：最簡(jiǎn)單，這種防滑裝置只用于中小型采煤機(jī)上。抱閘式：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易調(diào)整，現(xiàn)并不常用。制動(dòng)器：目前大多數(shù)的采煤機(jī)都設(shè)有這種裝置（采煤機(jī)自帶）。即防止采煤機(jī)下滑，又能防止“回鏈敲缸”，同時(shí)能起到低壓保護(hù)作用。對(duì)于鏈牽引采煤機(jī)，不能防斷鏈下滑。液壓安全絞車(chē)：它可與各種采煤機(jī)配套使用，在一定的煤層傾角范圍內(nèi)防止下滑及斷鏈跑車(chē)事故，保障人身設(shè)備安全。配用本絞車(chē)后又可起輔

26、助牽引作用，補(bǔ)充采煤機(jī)牽引力不足，更好地發(fā)揮采煤機(jī)的作用。這種設(shè)備愈來(lái)愈廣泛地被使用。六、采煤機(jī)允許的最大牽引速度牽引速度是采煤機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)，牽引速度直接決定了機(jī)器的生產(chǎn)能力。裝機(jī)容量、移架速度、輸送機(jī)生產(chǎn)能力等因素又限制了牽引速度的增長(zhǎng)；從另一方面講，牽引速度加大后，切屑厚度過(guò)大將導(dǎo)致齒座擠壓煤體，造成截割阻力的急劇上升。隨著裝機(jī)容量的加大，采煤機(jī)牽引速度已達(dá)810m/min，國(guó)外有的采煤機(jī)牽引速度高達(dá)1520m/min。然而增加裝機(jī)容量，加大牽引速度并中是增加綜采工作面生產(chǎn)能力的唯一途徑，綜合機(jī)械化采煤是一個(gè)復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程，除了需要解決和改進(jìn)技術(shù)和裝備上的問(wèn)題外，尚需改進(jìn)管理上存在的問(wèn)

27、題，其中首要的問(wèn)題是提高采煤機(jī)的開(kāi)機(jī)率。統(tǒng)計(jì)資料表明，即使年產(chǎn)百萬(wàn)噸的綜采工作面，其生產(chǎn)班的平均開(kāi)機(jī)率也不足50%，而全國(guó)的平均水平僅為其一半，足見(jiàn)改進(jìn)管理的潛力是很大的。1、保證滾筒工作時(shí)葉片不碰撞煤壁的條件截齒伸出的徑向長(zhǎng)度應(yīng)大于最大切削厚度，即：70 mm式中：-牽引速度，m/min；-滾筒轉(zhuǎn)速，r/min；-每條截線上的齒數(shù)，一般取13；-滾筒的齒長(zhǎng)若未知，可近似取刀型截齒=65100mm；鎬型截齒=6080mm。則有：= m/min 2、根據(jù)滾筒截齒協(xié)調(diào)性的條件即：（見(jiàn)前二、5）可得：= m/min=，-在不考慮其它限制條件時(shí)（如：移架速度、運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸能力、裝機(jī)功率及牽引力等）允許的

28、最大牽引速度即短時(shí)允許最大工作牽引速度。七、采煤機(jī)噴霧供水裝置采煤機(jī)噴霧系統(tǒng)中，噴咀的數(shù)量選擇應(yīng)使一定水壓下的總流量等于計(jì)算耗水量：= 式中：-采煤機(jī)生產(chǎn)率，-單位耗水量，值對(duì)于具體的工作面，可按采煤機(jī)最大實(shí)際生產(chǎn)率（前面已說(shuō)明）計(jì)算，一般單位耗水量的確定與煤層條件有關(guān)。可按表2-2來(lái)選取。表2-2幾種煤層條件下的單位耗水量采用噴霧的煤層條件單位耗水量 無(wú)煙煤2025煙煤層厚0.7m1520層厚0.71.5m2040層厚1.5m3040在表中的上限，用于煤含水量小雨35，工作面風(fēng)速大于2m/s以及采煤機(jī)穿梭式工作時(shí)。噴咀入口水壓12MPa。同時(shí)為防止噴咀堵塞，不宜小于1 MPa。要根據(jù)管路的遠(yuǎn)

29、近及管路的彎曲段數(shù)目等，在井下進(jìn)行實(shí)際調(diào)整，保證噴咀入口水壓12MPa（觀看水壓表或水的霧化情況）。根據(jù)計(jì)算耗水量查表2-3來(lái)選擇噴霧泵。表2-3 XPB型噴霧泵技術(shù)特征型號(hào)額定壓力MPa額定流量電機(jī)功率kw外形尺寸mmXPB250/555.5250301680×800×700XPB200/555.5200301680×800×700XPB160/555.5160221680×800×700XPB120/454.5120132000×850×755八、采煤機(jī)的穩(wěn)定性第三章 刮板輸送機(jī)選型一、初選刮板輸送機(jī)綜采工作面

30、一般均使用重型可彎曲刮板輸送機(jī)，其中有單鏈、雙中心鏈、雙邊鏈等幾種類(lèi)型。根據(jù)刮板輸送機(jī)選型的基本原則和產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)介紹的技術(shù)特征及其使用條件來(lái)選擇型號(hào)（并參考下面計(jì)算的）。產(chǎn)品說(shuō)明所列鋪設(shè)長(zhǎng)度一般均為水平長(zhǎng)度貨一定傾角煤層（如10°）向下運(yùn)煤時(shí)的鋪設(shè)長(zhǎng)度，實(shí)際上各工作面長(zhǎng)度和煤層傾角、煤層厚度等條件各不相同，所以確定了型號(hào)后需要驗(yàn)算所選刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸生產(chǎn)能力、電機(jī)功率及刮板鏈強(qiáng)度，并確定每臺(tái)刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的數(shù)量。二、運(yùn)輸能力的驗(yàn)算1、 按采煤機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力：=60 T/h式中：-煤的容量，1.35；-同前（=35m/min；-平均采高，m）；-裝載不均勻系數(shù)，

31、一般取1.5；-采煤機(jī)和運(yùn)輸機(jī)同向運(yùn)輸時(shí)的修正系數(shù)。=，為刮板輸送機(jī)鏈速（查附錄二）；-運(yùn)輸傾角和運(yùn)輸方向的系數(shù)。見(jiàn)表3-1。表3-1運(yùn)輸情況水平運(yùn)輸時(shí)傾角510°傾角10°以上向下向上向下向上10.91.30.71.5按此式計(jì)算的是要刮板輸送機(jī)運(yùn)走的煤量（小時(shí)生產(chǎn)能力）。2、 按刮板輸送機(jī)的工作狀況及有關(guān)參數(shù)計(jì)算輸送能力：主要是根據(jù)已選定的輸送機(jī)技術(shù)特征，驗(yàn)算是否能夠滿(mǎn)足所要求的運(yùn)輸能力。=3.6· T/h式中：-輸送機(jī)單位長(zhǎng)度上貨載重量，Kg/m；=1000·FF-貨載斷面積，。F=+ 計(jì)算參考圖3-1；-溜槽承載段橫截面積。查特征表（查不到可近似計(jì)

32、算）；-原煤在溜槽中的動(dòng)堆積面積；-原煤動(dòng)安息角，一般取20°；-裝滿(mǎn)系數(shù)，見(jiàn)表3-2；-煤的松散容重，0.851.0。若，則符合要求。表3-2輸送情況水平及向下運(yùn)輸向上運(yùn)輸+5°+10°+15°裝滿(mǎn)系數(shù)0.91.00.80.60.5三、刮板輸送機(jī)電機(jī)功率的驗(yàn)算及電機(jī)的數(shù)量1、電機(jī)功率：= kw式中：-電動(dòng)機(jī)軸上的功率，kw；-傳動(dòng)裝置效率，一般為0.80.85；-刮板輸送機(jī)主鏈輪的牽引力，Kg.=式中：-溜槽彎曲段的附加阻力，一般取1.1；-重段阻力。=+式中的+號(hào)用于向上運(yùn)輸，號(hào)用于向下運(yùn)輸。-空段阻力。=式中的號(hào)用于向上運(yùn)輸，+號(hào)用于向下運(yùn)輸。-按

33、=1000·F計(jì)算值；-刮板輸送機(jī)的鋪設(shè)長(zhǎng)度，m;-刮板輸送機(jī)的鋪設(shè)傾角，度;-刮板鏈單位長(zhǎng)度重量，Kg/m;-煤在溜槽中的運(yùn)行阻力系數(shù)，查表3-3；-刮板鏈在溜槽中的運(yùn)行阻力系數(shù)，查表3-4。W值 表3-3刮板輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)形式W值單鏈或雙中心鏈工作鏈布置在回空鏈上面0.55工作鏈和回空鏈在同一水平上0.75雙邊鏈有導(dǎo)向裝置、鋪設(shè)平直0.60.8有導(dǎo)向裝置、底板起伏不平1.2值 表3-4刮板輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)形式值單鏈或雙中心鏈無(wú)導(dǎo)向裝置0.250.35有導(dǎo)向裝置0.350.40雙邊鏈無(wú)導(dǎo)向裝置0.200.25有導(dǎo)向裝置0.250.35綜合機(jī)械化采煤工作面與采煤機(jī)配合工作的可彎曲刮板輸送機(jī)

34、，貨載的裝載長(zhǎng)度隨著采煤機(jī)的移動(dòng)而變化。因此，電機(jī)負(fù)荷也是變化的，即： （滿(mǎn)載時(shí)，最大電機(jī)功率） kw（空載時(shí)，最小電機(jī)功率）從而得到所需刮板輸送機(jī)的等效功率：電機(jī)容量：=（1.151.2）式中：1.151.2-備用系數(shù)。所選的刮板輸送機(jī)電機(jī)容量時(shí)即符合要求。否則要重選或考慮雙電機(jī)兩端驅(qū)動(dòng)（當(dāng)然這對(duì)原選用一端驅(qū)動(dòng)情況可以這樣考慮）。2、電機(jī)數(shù)量常見(jiàn)的是單電機(jī)和雙電機(jī)，在確定刮板輸送機(jī)的型號(hào)及電機(jī)容量的計(jì)算中就要考慮電機(jī)的數(shù)量。電機(jī)的數(shù)量決定了采用一端驅(qū)動(dòng)還是采用兩端驅(qū)動(dòng)，這影響到刮板輸送機(jī)刮板鏈的張力計(jì)算。四、刮板鏈強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)刮板鏈的最大張力來(lái)驗(yàn)算刮板鏈強(qiáng)度，而刮板鏈最大張力可用逐點(diǎn)計(jì)算法求

35、出。最大張力的計(jì)算方法與傳動(dòng)裝置的布置方式有關(guān)。如圖3-2所示。A為一端傳動(dòng)方式；b為兩端傳動(dòng)方式。所謂逐點(diǎn)計(jì)算法就是按運(yùn)行方向，刮板鏈某一點(diǎn)的張力等于它前一點(diǎn)的張力加上這兩點(diǎn)之間的運(yùn)行阻力值和。即：=+式中：-刮板鏈點(diǎn)的張力；-刮板鏈-1點(diǎn)的張力；-刮板鏈-1點(diǎn)到點(diǎn)之間的阻力。對(duì)于一端傳動(dòng)方式，最小張力點(diǎn)為1點(diǎn)，最大張力點(diǎn)為8點(diǎn)。對(duì)于兩端傳動(dòng)方式，確定最大張力點(diǎn)要根據(jù)不同情況進(jìn)行具體地分析。當(dāng)重段阻力為正值時(shí)，每一傳動(dòng)裝置主動(dòng)鏈輪相遇點(diǎn)的張力均大于其分離點(diǎn)的張力。因此，1點(diǎn)和5點(diǎn)為最小張力點(diǎn)，而最大張力點(diǎn)發(fā)生在4點(diǎn)和8點(diǎn)。究竟是4點(diǎn)張力最大還是8點(diǎn)張力最大，要看兩端傳動(dòng)裝置的功率比值及重段、

36、空段阻力大小而定。注：最小張力點(diǎn)張力（初始張力），對(duì)于單鏈刮板=200300kg；對(duì)于雙鏈刮板=400600kg各點(diǎn)張力的計(jì)算過(guò)程和強(qiáng)度校核，詳見(jiàn)。第四章 液壓支架的選型一、 確定架型按頂板分類(lèi)方案對(duì)液壓支架的架型進(jìn)行初選。根據(jù)煤炭部（81）煤科字第429號(hào)文件關(guān)于緩傾斜煤層工作面頂板分類(lèi)方案，按穩(wěn)定性不同直接頂分為四類(lèi)，按來(lái)壓強(qiáng)度不同將老頂分為四級(jí)，并分別提出相應(yīng)的架型、支護(hù)強(qiáng)度和頂板管理方法。1、頂板分類(lèi)（級(jí)）直接頂分為四類(lèi)，見(jiàn)。老頂分為四級(jí)，見(jiàn)。2、架型與支護(hù)強(qiáng)度初選正確選擇支架的架型，對(duì)于提高綜采工作面的產(chǎn)量和效率，充分發(fā)揮綜采設(shè)計(jì)的效能，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，是一個(gè)很重要的因素。在具體選擇架

37、型時(shí)，首先要考慮煤層的頂板條件，表9-1就是根據(jù)國(guó)內(nèi)外液壓支架的使用經(jīng)驗(yàn)，提出了各種頂板條件下適用的架型。它是選擇支架架型的主要依據(jù)。對(duì)于不同類(lèi)（級(jí)）頂板，其架型、支護(hù)強(qiáng)度的選擇見(jiàn)。液壓支架架型的選擇除了取決于頂板條件之外，還應(yīng)考慮以下因素，并結(jié)合各類(lèi)支架的不同性能和特點(diǎn)，最終選擇一種較為合理的架型。厚度煤層厚度不但直接影響到支架的高度和工作阻力，而且還影響到支架的穩(wěn)定性。當(dāng)煤層厚度大于2.52.8m(軟煤取下限,硬煤取上限)時(shí)，選用抗水平推力強(qiáng)且?guī)ёo(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架。當(dāng)煤層厚度變化較大時(shí)，應(yīng)選用調(diào)高范圍大的支架。煤層傾角煤層傾角主要影響支架的穩(wěn)定性，傾角大時(shí)易發(fā)生傾倒、下滑等現(xiàn)

38、象。當(dāng)煤層傾角大于時(shí)，應(yīng)設(shè)防滑和調(diào)架裝置，當(dāng)傾角超過(guò)時(shí)，應(yīng)同時(shí)具有防滑防倒裝置。底板性質(zhì)底板承受支架的全部載荷，對(duì)支架的底座影響較大，底板的軟硬和平整性，基本上決定了支架底座的結(jié)構(gòu)和支承面積。選型時(shí)，要驗(yàn)算底座對(duì)底板的接觸比壓，其值要小于底板的允許比壓（對(duì)于砂巖底板，允許比壓為,軟底板為左右）。瓦斯涌出量對(duì)于瓦斯出量大的工作面，支架的通風(fēng)斷面應(yīng)滿(mǎn)足通風(fēng)的要求，選型時(shí)要進(jìn)行驗(yàn)算。地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，煤層厚度變化又較大，頂板允許暴露面積和時(shí)間分別在58和20以下時(shí)，暫不宜采用液壓支架 。二、 主要參數(shù)計(jì)算和支架型號(hào)的確定1、支護(hù)強(qiáng)度（工作阻力）支架的結(jié)構(gòu)尺寸確定之后，與支架重量和成本關(guān)系最大

39、的參數(shù)是支架的支護(hù)強(qiáng)度。從理論上分析，合理的支護(hù)強(qiáng)度應(yīng)正好與頂板壓力相平衡。支護(hù)強(qiáng)度過(guò)大，不僅增加支架重量和設(shè)備投資，而且給搬運(yùn)、安裝帶來(lái)困難；過(guò)小則會(huì)造成頂板過(guò)早下沉、離層、冒落，使頂板破碎，造成頂板維護(hù)困難。因此支護(hù)強(qiáng)度的大小應(yīng)取決于工作面采場(chǎng)礦壓的大小。但由于目前對(duì)采場(chǎng)礦壓的大小還不能進(jìn)行準(zhǔn)確的定量計(jì)算，這樣目前主要以經(jīng)驗(yàn)法或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)，來(lái)確定支架的支護(hù)強(qiáng)度。下面介紹兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式： 式中：-液壓支架的支護(hù)強(qiáng)度，；-采高，m；-頂板巖石容量，一般取2.3；-頂板巖石破碎膨脹系數(shù)，一般取1.21.5；-工作面傾角，度；-附加阻力系數(shù)，二排立柱支架取1.6，單排立柱支架取1.2；-頂板周期來(lái)壓動(dòng)

40、載系數(shù)。=，值可按以下情況選?。褐芷趤?lái)壓不明顯頂板：取1.1；周期來(lái)壓明顯頂板：取1.3；周期來(lái)壓強(qiáng)烈頂板：取1.51.7。式中：作用于支架上的頂板巖石系數(shù)，一般取58。頂板條件好、皺起來(lái)壓不明顯時(shí)取下限，否則取上限； H采高，m； 頂板巖石密度，一般取2.3×kg/m。放頂煤支架的支護(hù)強(qiáng)度一般為0.50.7MPa。支架工作阻力P應(yīng)滿(mǎn)足頂板支護(hù)強(qiáng)度要求，即支架工作阻力由支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)面積所決定。式中 F 支架的支護(hù)面積，m。可按下式計(jì)算式中 L支架頂梁長(zhǎng)度，m； C梁端距， m；B支架頂梁寬度，m；架間距，m；A 支架中心距，m。對(duì)支撐式支架，支架立柱的總工作阻力等于支架工作阻力。對(duì)

41、于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，由于受到立柱傾角的影響，支架工作阻力小于支架立柱的總工作阻力。工作阻力與支架立柱的總工作阻力的比值，稱(chēng)為支架的支撐效率。所以支架立柱的總工作阻力為支撐式支架的=100%，支掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架取=80%左右。2、初撐力初撐力的大小是相對(duì)于支架的工作阻力而言，并與頂板的性質(zhì)有關(guān)。液壓支架的初撐力，對(duì)支架維護(hù)頂板的性能方面，要比工作阻力（支護(hù)強(qiáng)度）起著更加顯著的作用。有足夠初撐力的支架，一開(kāi)始就能和頂板壓力取得平衡，可最大限度地減小頂板下沉；初撐力偏低，要等頂板下沉?xí)r才能增阻，會(huì)增大頂板的下沉量；初撐力過(guò)大，會(huì)使頂板反復(fù)受拉導(dǎo)致直接頂蠕動(dòng)，造成直接頂早剝離，使頂板管理困

42、難。所以支架初撐力選擇的合理與否，時(shí)非常重要的。目前在堅(jiān)硬、中硬和破碎的頂板條件下，多趨向于采用較高的初撐力。現(xiàn)在支架的設(shè)計(jì)中初撐力，已高達(dá)工作阻力（支護(hù)強(qiáng)度）的90以上。根據(jù)有關(guān)資料介紹，初撐力與支護(hù)強(qiáng)度的比例關(guān)系，即=初撐力強(qiáng)度/支護(hù)強(qiáng)度，以頂板的的穩(wěn)定性不同，一般在6085區(qū)內(nèi)選取為宜。在確定出撐力時(shí)，可按以下原則考慮：對(duì)于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定頂板，為了維護(hù)機(jī)道上方的頂板，應(yīng)取較高的初撐力，約為工作作阻力的80%；對(duì)于穩(wěn)定頂板，初撐力不易過(guò)大，一般不低于工作阻力的60%，對(duì)于周期來(lái)壓強(qiáng)烈的頂板，為了避免大面積垮落對(duì)工作面的動(dòng)載威脅，應(yīng)取較高的初撐力，約為工作阻力的75%。3、移架阻力及推溜力

43、移架阻力與支架結(jié)構(gòu)、噸位、支撐高度、頂板狀況是否帶壓移架等因素有關(guān)，通常根據(jù)煤層的厚度來(lái)考慮，即采高愈大，移架阻力愈大。一般薄煤層支架的移架力為100150；中厚煤層支架為150300；厚煤層支架為300400。推溜力一般為100150。4、支架高度支架高度一般系指支架的最大和最小結(jié)構(gòu)高度，它必須適應(yīng)煤層采厚變化所要求的最大和最小支撐高度。最小高度過(guò)大，可能會(huì)出現(xiàn)壓架現(xiàn)象；最大支撐高度過(guò)小，可能會(huì)造成丟煤浪費(fèi)資源，或支架頂空現(xiàn)象。支架的最大和最小支撐高度，應(yīng)根據(jù)煤層厚度的變化合理選擇，片面地認(rèn)為調(diào)高范圍越大越好，過(guò)大地加大調(diào)高范圍將增加設(shè)備重量及制造成本。支架高度可由下式計(jì)算：=+0.2=式中

44、：-支架最大結(jié)構(gòu)高度，m；-支架最小結(jié)構(gòu)高度，m；-煤層最大采高，m；-煤層最小采高，m；-支架前柱上方頂板下沉量，一般取0.1m；-支架后柱上方頂板下沉量，一般取0.2m；-支架前移時(shí)可縮余量，一般取不小于0.05m；-支架與頂?shù)装彘g的浮煤，破矸厚度一般取0.1m。根據(jù)一些生產(chǎn)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，為防止偽頂冒落而引起支架頂空現(xiàn)象和一些難于預(yù)見(jiàn)的因素，最大結(jié)構(gòu)高度，要在計(jì)算的基礎(chǔ)上，再考慮增加0.10.3m的富裕量。確定支架的最低高度時(shí)還應(yīng)考慮到井下的允許運(yùn)輸高度。支架的伸縮比值的大小反映了支架對(duì)煤層厚度變化的適應(yīng)能力，其值越大，說(shuō)明支架適應(yīng)煤層厚度變化的能力超強(qiáng)。采用單伸縮立柱，值一般為1.6左右。

45、若進(jìn)一步提高伸縮比，需采用帶機(jī)械加長(zhǎng)桿的立柱或雙伸縮立柱，其值一般為2.5左右。薄煤層支架可達(dá)3。5、頂梁長(zhǎng)度頂梁長(zhǎng)度取決于必要的作業(yè)空間和通風(fēng)斷面要求，還與支架方式有關(guān)。支護(hù)方式有超前支護(hù)和滯后支護(hù)兩種方式。根據(jù)選定的架型和支護(hù)方式，來(lái)估算所需支架的頂梁長(zhǎng)度（范圍），以供確定支架型號(hào)作參考。直接撐定掩護(hù)式支架，如圖4-1所示。式中：-鏟煤板鏟尖到煤臂的距離，取100200mm（具 體大小也可計(jì)算）；=F+G+J+V式中：F-鏟煤板寬度，一般取150240mm；G-中部槽寬（查特征表）；J-導(dǎo)向槽寬度，無(wú)鏈牽引時(shí)尚有齒軌部分寬度；V-電纜槽寬。參數(shù)查不到時(shí)可估算V=350450mm；-超前移架

46、時(shí)取截深；滯后移架時(shí)可取零；e-人行道寬度，不小于0.6m，高度不小于采高的70；H-采高，m；-立柱傾角；-梁端距，取250350mm。頂梁全長(zhǎng)：支撐掩護(hù)式，如圖4-2所示。式中：同前；-由結(jié)構(gòu)而定，考慮支架穩(wěn)定性和減少底座前端的比壓。300mm；-通常=0.91.2m，在中厚煤層中可設(shè)置為人行道；-由結(jié)構(gòu)而定，一般情況為300500 mm。頂梁全長(zhǎng)：注：1. 頂梁的長(zhǎng)度和寬度取決于支架的類(lèi)型，它影響支架與頂板的接觸性能、控頂距、移架速度和穩(wěn)定性，一般在保證一定的工作空間和合理布置設(shè)備的前提下，應(yīng)盡量減小頂梁長(zhǎng)度，以縮小控頂距和支架的重量。對(duì)于支撐式和支撐掩護(hù)式支架，由于立柱為雙排布置，支撐

47、力較大，故這類(lèi)支架的頂梁較長(zhǎng)，當(dāng)采用滯后支護(hù)時(shí)，頂梁全長(zhǎng)為2.5m左右；當(dāng)采用及時(shí)支護(hù)時(shí)，頂梁全長(zhǎng)為3.04.0m。對(duì)于掩護(hù)式支架，由于一般用于破碎頂板，應(yīng)盡量減小支架對(duì)頂板的重復(fù)支撐次數(shù)，加之立柱多為單排布置，故頂梁長(zhǎng)度較小，通常1.52.5m，最大達(dá)3 m左右。頂梁的寬度應(yīng)根據(jù)支架間距和架型來(lái)定。我國(guó)規(guī)定支架標(biāo)準(zhǔn)中心距為1.5m。掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架包括側(cè)護(hù)板在內(nèi)的頂梁寬度為1.41.6m(下限為側(cè)護(hù)板收縮時(shí)的運(yùn)輸寬度，1.5m為支架的正常寬度，1.6m為調(diào)架時(shí)側(cè)護(hù)板伸出后的最大寬度)。垛式支架的架間距一般為0.10.2m。2. 底座的寬度支架底座寬度一般為1.11.2m。為提高橫向穩(wěn)定

48、性和減小對(duì)底板比壓，厚煤層支架，可加大到1.3 m左右，放頂煤支架為 1.31.4m。底座中間安裝推移裝置的槽子寬度，與推移裝置的結(jié)構(gòu)和千斤頂缸徑有關(guān)，一般為300380mm。6、確定支架型號(hào)根據(jù)以上所確定的架型和計(jì)算的參數(shù)，查附錄5（或表8-4）支架技術(shù)特征表選擇支架。注：采高達(dá)到2.52.8m以上時(shí)，需要選擇帶有護(hù)幫裝置的液壓支架。要考慮是否需設(shè)防倒防滑裝置。我國(guó)緩傾斜煤層工作面頂板分類(lèi)方案中規(guī)定：煤層傾角大于10°，支撐式支架應(yīng)帶有防滑裝置；煤層傾角大于15°，掩護(hù)式和支撐掩式支架應(yīng)帶有防滑裝置；煤層傾角大于18°，各類(lèi)支架都應(yīng)帶有防倒裝置；考慮到支架對(duì)底板

49、的最大比壓，防止支架底座會(huì)被壓如底板。三、性能驗(yàn)算1、底板比壓頂板壓力是通過(guò)頂梁、支柱傳到底板的，如底板的抗壓如強(qiáng)度小于支架所要求的抗壓強(qiáng)度，則支架底座會(huì)被壓如底板。因此，合理的選擇支架對(duì)底板的最大比壓（支架技術(shù)特征表中可查），是支架選型中一個(gè)很重要的指標(biāo)，特別對(duì)于底板松軟的工作面更為重要，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行測(cè)定和計(jì)算。計(jì)算公式如下：式中：-實(shí)測(cè)底板的最小抗壓入強(qiáng)度，；-底板載荷集中系數(shù)，一般取3；-灑水影響系數(shù)，一般取1.21.6；-支架對(duì)底板的最大比壓，?？捎芍Ъ芴卣鞅聿榈茫舨椴坏揭部捎?jì)算。的計(jì)算：平均接觸比壓：若正壓力正好通過(guò)底座的形心，且底座為剛性，則接觸比壓在整個(gè)接觸面積上是均勻分布的。

50、它的平均接觸比壓為：=式中：-支架工作阻力；-底座與底板的接觸寬度；-底座與底板的接觸長(zhǎng)度；最大接觸比壓：實(shí)際上，支架底座對(duì)底板的正壓力并不通過(guò)底座的形心。如圖4-3所示底座正壓力作用點(diǎn)的位置。底座正壓力作用點(diǎn)的位置可按下述公式求出：=（+）+tg式中：-正壓力作用點(diǎn)到底座前端的距離；-底座與底板的接觸長(zhǎng)度；-的作用點(diǎn)到O點(diǎn)水平距離；-底座后端到O點(diǎn)的水平距離；-支護(hù)高度；-頂梁與頂板的摩擦角f =tan=0.10.3。正壓力作用點(diǎn)位于接觸長(zhǎng)度前半段時(shí)：當(dāng)時(shí)：接觸比壓分布圖形為三角形，如圖4-4a所示。最大接觸比壓數(shù)值為：=2當(dāng)時(shí)：接觸比壓分布圖形為梯形，如圖4-4b所示，最大接觸比壓數(shù)值為：=2正壓力作用點(diǎn)位于接觸長(zhǎng)度后半段時(shí)：最大接觸比壓位于底座后端與底板的接觸點(diǎn)處。接觸比壓分布圖形與前面所述相似，如圖4-4c和d所示。的計(jì)算類(lèi)同上述情況，只要將式中用代替即可。若（）確定不下來(lái)，可按=2來(lái)驗(yàn)算。我國(guó)煤田一般頂?shù)装鍐屋S抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)巖石類(lèi)別抗壓強(qiáng)度（）砂巖類(lèi)細(xì)砂巖中粒砂巖粗砂巖粉砂巖1060146087513605801260370560礫巖類(lèi)沙礫巖礫巖7101240820960頁(yè)巖類(lèi)砂質(zhì)頁(yè)巖礫巖400920190400灰?guī)r石灰?guī)r54016102、工作阻力（支護(hù)強(qiáng)度）和初撐力的驗(yàn)算對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支