第十八章液壓支架的選用教材

1、 第十八章第十八章 液壓支架的選型液壓支架的選型 第一節(jié) 支架類型選擇 選擇架型一般要根據(jù)給定的頂板條件，結合各類支架對頂板的適應性來確定。在具體選用時，可按表3-4-1進行。 選擇架型主要是根據(jù)頂板條件，但同時應考慮下列因素：1、煤層厚度 在2.52.8m以上時，應選用帶護幫裝 置的掩護式或支掩式支架。當煤層厚度變 化較大時，應選用調(diào)高范圍大的支架。2、煤層傾角 在1015以上時，支架應該有防滑 和調(diào)架裝置， 超過18時應同時具有防 滑和防倒裝置。3、底板強度 支架底座比壓（對底版的接觸比 壓）應小 于底板允許比壓。一般底板允許比壓值為 1.962.16MPa，軟底板為0.98MPa左右4、

2、瓦斯涌出量 涌出量大時應選擇通風斷面大的支架。5、地質(zhì)構造 斷層十分發(fā)育，煤層厚度變化大、頂板 允許暴露面積和時間分別在58 和 20min以下時暫不宜采用綜采設備。6、設備成本 優(yōu)先選用價格便宜的支架。一般情況下， 支撐式支架最輕，造價也最便宜，而支撐 掩護式支架最重、最貴 。n此外，對于特定的開采要求，應選用特種支架。如厚煤層分層開采時選用鋪網(wǎng)支架，冒落法開采時選用放頂煤支架，工作面端頭支護選用端頭支架等等。2m 第二節(jié) 支架參數(shù)確定一、支護強度和工作阻力 頂板所需的支護強度取決于頂板的等級和煤層厚度。 支護強度的確定，可按下面經(jīng)驗公式確定： 式中 K1作用于支架上的頂板巖石厚度系數(shù)一般

3、取58。 H采高，m。 p巖石密度，一般取 q重力加速度，取 。)(1051MPaHpgKq33/105 . 2mkg2/10smmH261k33/105 . 2mkgp2/10smg )( 31010105 . 22653MPaq 支架支撐頂板的有效工作阻力Q（與頂板作用于支架頂梁上的載荷等值）為 式中： F為一架支架的支護面積，按下式計算： 式中 L支架頂梁厚度，m。 c梁端距，m。 B支架頂梁寬度，m。 k架間距，m。 支架支撐效率：有效工作阻力與支架工作 阻力之比初選支架時可取80%左右，故工作阻力P為：)(103kNFqQ)()(kBcLF)(2m)(kNQPCLBKA二、初撐力 一

4、般初撐力為（0.60.8）倍的工作阻力。三、移架力和推溜力n 移架力：100150kN（薄煤層）；150300kN（中 厚）；300400kN（厚煤層）；n 推溜力：100150kN 四、支架調(diào)高范圍 支架最大結構高度 支架最小結構高度 式中： 分別為煤層最大、最小采 高，m。 S1偽頂冒落的最大厚度，一般取0.20.3m。)(1maxmaxmSMHzminmaxMM、)(2minminmSMHz S2頂板周期來壓時的最大下沉量、移架時 支架的下降量和頂梁上、底座下的浮矸 厚度等之和，一般取0.250.35m。 支架伸縮比 k2反映了支架對煤層厚度變化的適應能力。其值越大，適應能力越大。單伸縮

5、立柱支架k21.6 。若k21.6 則采用雙伸縮立柱或加機械加長段。薄煤層支架K2值為2.53.0；中厚煤層支架k2值為1.41.6。minmax2zzHHk五、覆蓋率 支架覆蓋率是頂梁接觸頂板的面積與支架支護面積之 比值，即： 對不穩(wěn)定頂板 8595% 中等穩(wěn)定頂板 7585% 穩(wěn)定頂板 6070% ，否則會引起冒頂。%100)(KBCLBL 第三節(jié)第三節(jié) 支架承載能力計算支架承載能力計算n一、支撐式支架（受力如圖3-4-2）n前梁為分離體，由 得 取主梁和前梁為分離體， 由Fy=0得 取整個頂梁為分離體， 則x2為:qpxdQ1111212QnpQppQLqLqLqpxdnpdpabnpx

6、dpbapbpxQ122122)2()(一架支架所承受的載荷Q為LpnQ00M二、掩護式支架 1、間接支撐的掩護式支架，受力如圖3-4-3頂板對支架的載荷，取頂梁和掩護梁為分離體，由得： 支撐效率為 將Q代入上式即得 間接支撐的掩護式 支架支撐效率。lCWtgppllftgQsincos)1 (111pQ00M2、直接支撐的掩護式支架，受力如圖3-4-4 載荷作用位置x： 支撐效率：把Q代入上式可得效率)sincos(11WlcTlhtgPPftgQ)cos(11ThPlQxpQ三、支撐掩護式支架 1、直接支撐的支撐掩護式支架，受力如圖3-4-5時當PPPlPlPQxWlctgPPPPftgQ

7、21),coscos(1)sinsin(coscos112122211122112211pQ 2、混合支撐的支撐掩護式支架，受力如圖3-4-6時當PPPlPQxWlctgPPPllPftgQ21cos1)sinsin(cos)1 (cos1121111221122211 混合支撐的支撐掩護式 支架比直接支撐的掩護式支架承載能力高約20%2)sin(sincos)1 (cos)1 ( 2121221WlPctgllftg 第四節(jié)第四節(jié) 支護強度和接觸比壓驗算（自學）支護強度和接觸比壓驗算（自學） 第五節(jié)第五節(jié) 支架的結構選擇支架的結構選擇一、頂梁結構類型和側(cè)護板n類型：剛性頂梁、鉸接式頂梁、伸縮

8、鉸接頂梁n剛性頂梁（圖3-4-9a）這種頂梁結構簡單，重量較輕，造價低，但對頂板不平性的適應能力差，接頂不夠理想。剛性頂梁多用于頂板比較平整，或輕型支架和薄煤層支架上。n鉸接頂梁（圖3-4-9b）前梁在前梁千斤頂作用下可繞銷軸向上和向下個擺動大約20左右。這種頂梁的接頂性能好，也加大了靠近煤壁頂板的支撐能力。n伸縮鉸接頂梁（圖3-4-9c）它是在鉸接頂梁的前梁上又套上（或插入）一個可伸縮的梁，其行程為采煤機的截深d。這種頂梁除具有鉸接頂梁的優(yōu)點外，還可超前支護。n側(cè)護板：使支架互相靠緊，防止矸石漏入工作空間，同時還為被移支架導向和調(diào)架，并可防止支架傾倒。n常用側(cè)護板結構形式如圖3-4-10所示

9、。二、底座結構類型 有整體底座和分離底座1、整體底座 支承立柱的兩半個底座在底面、后面等處被焊接在一起，形成一個整體的剛性結構（如圖3-2-3QY250-13/32型支架的底座）。其優(yōu)點是剛性大，與底板的接觸面積大，對底板的比壓小，增強了支架的整體性。其缺點是掉入推移機構槽子里的浮煤碎石矸不易清理，影響推移機構的伸縮，另外，當?shù)鬃萑氲装鍟r不能自拔。2、分離底座 底座的兩半個座箱僅在前部的上面通過一根橫梁鉸接在一起（如BY200-06/15型支架的底座）。其優(yōu)點是對底板起伏的適應性強，改善了底座、連桿的受力狀況，便于排矸，當?shù)鬃萑氲装搴?，可一柱支撐，另一立柱提起而將一半底座從底板中拉出。其?/p>

10、點是支架的整體性差。三、立柱結構類型 單伸縮立柱、單伸縮機械加長段立柱和雙伸縮立柱。1、單伸縮立柱（圖3-4-11a）只有一級行程，伸縮比一般在1.6左右。2、單伸縮加機械加長段立柱（圖3-4-11b）總行程為液壓行程 與機械行程 之和。3、雙伸縮立柱（圖3-4-11c）兩級行程都由液壓力操縱，總行程為 ，可在較大范圍內(nèi)適應煤層厚度的變化，而且在井下隨時調(diào)節(jié)，其伸縮比可達3。1l2l21ll 四、護幫裝置 根據(jù)煤層軟硬程度，采高超過2.52.8m時，應選用帶護幫裝置的支架，以免煤壁垮落傷人和損壞設備。護幫裝置如圖3-4-12所示。其工作過程是，采煤機割過后護幫板伸出貼住煤壁；采煤機割到時，收回

11、護幫板，采煤機在護幫裝置下面通過。圖3-4-12a、b只能護幫，而圖c的挑梁在千斤頂作用下，不但可以護幫，而且還可以超前支護因片幫而暴露出的頂板，作為伸縮梁使用，但同時只能起一種作用。五、液壓支架的控制系統(tǒng) 1、手動控制 有本架控制、單向鄰架控制和雙向鄰架控制三種。本架控制，操作者在本架上操作本架，這種系統(tǒng)管路少，應用較多。單向鄰架控制，操作者在上一架上操作相鄰的下一架支架的各個動作，其優(yōu)點是安全，操作速度快，缺點是管路較多。雙向鄰架控制是操作者站在某架上可以操縱相鄰的上架和下架的各個動作，雙向鄰架控制雖然管路多、復雜，但采用多芯軟管后，管路顯得并不雜亂，但采用這種系統(tǒng)的支架成本高。 2、自動控制 自動控制是給出信號后，使每臺支架或每一組支架（一般為15架）或全工作面支架自動依次動作。支架采用自動控制系統(tǒng)后能更好地與采煤機配合，減少支架滯后問題；以壓力為信號的控制系統(tǒng)可保證額定的出撐力，改善頂板管理。這種系統(tǒng)復雜，制造和維護費用高。 第六節(jié) 機架工作面設備配套 一、生產(chǎn)能力配套 原