畢業(yè)設計定稿1

1、摘 要液壓支架是采礦設備的重要組成部分，主要是有效的支撐和控制頂板，防止矸石竄入工作面和推移輸送機，它與采煤機和輸送機配套使用，實現(xiàn)落煤，運輸支撐頂板綜合機械化，有效的減輕了工作面的勞動強度，提高了勞動生產(chǎn)率，并且大幅減小了礦上事故的發(fā)生率。本次畢業(yè)設計以“薄煤掩護式液壓支架”作為設計課題，將先進的設計理念、先進的設計技術、先進的采煤工藝與冀中能源峰峰集團小屯礦的實際地質條件相結合應用于傳統(tǒng)產(chǎn)品的設計中。本設計說明書共分六章，通過對液壓支架的使用現(xiàn)狀、方案比較、參數(shù)設計及其使用、維修的設計，讓我們學到的各科知識在實踐中得以應用，為我們今后的設計得到鍛煉。關鍵詞：液壓支架 薄煤液壓支架 礦山機械

2、設備 目 錄摘要-1第1章 概述-11.1我國煤碳的開采和液壓支架的發(fā)展-31.2 國外液壓支架的發(fā)展趨勢-41.3 小屯礦礦井概況-7第2章 液壓支架的方案制定-92.1液壓支架的設計依據(jù)-92.2 總體方案的分析-12第3章 液壓支架參數(shù)的確定-15 3.1 液壓支架已知數(shù)據(jù)-153.2 液壓支架整體參數(shù)的確定-163.3 液壓支架部件基本參數(shù)的確定-17第4章 液壓支架受力分析與較核-184.1 液壓支架頂梁受力分析與較核-184.2 液壓支架底座的受力分析與較核-234.3千斤頂銷軸的較核-26第5章 液壓支架的使用和維護-275.1液壓支架的操作-275.2 液壓支架使用注意事項-2

3、85.3 液壓支架的維護、保養(yǎng)及故障處理-305.4 常見故障及處理方法-32第6章 結 論-35第一章 概 述1.1我國煤碳的開采和液壓支架的發(fā)展我國煤炭資源十分豐富，1985年全國累計探明煤炭總儲量為7822億t，其中厚煤層的儲量占首位，接近總儲量的一半，根據(jù)1988年我國統(tǒng)配煤礦統(tǒng)計，原煤產(chǎn)量按薄、中厚及厚煤層的比重分別為10.4%、43.97%及45.63%；若以可采儲量統(tǒng)計，則分別為17.36%、37.84%、44.80%。我國厚煤層賦存遍及全國，其中以東北及西北地區(qū)尤為豐富，15個省46個礦務局賦存有5m以上的特厚煤層，儲量超過100億t，但地質條件比較復雜。因此這類煤層的開采一般

4、是困難的，而放頂煤開采實驗的成功為其提供有效的技術途徑。我國對煤層厚度的分類標準是按1.3m及3.5m為界，分為薄煤層、中厚煤層及厚煤層；按煤層傾角以及為界，分為緩傾斜、傾斜及急傾斜三類，煤層在3.5至5m范圍內的厚煤層一次采全高綜采；大于5m的特厚煤層分層鋪網(wǎng)綜采；大于的急傾斜特厚煤層綜采和厚煤層大于5m的緩傾斜煤層放頂煤綜采。放頂煤開采是井工開采的一種煤炭回采方法，它是在開采過程中沿緩傾斜特厚煤層的底構成在急傾斜特厚煤層某一階段高度的底部布置一個采煤各種面進行開采，各種面煤壁采煤機采落的煤裝入前部輸送機，而上部煤體則在礦山壓力作用下在各種面后方垮落并通過支架放煤放入到各種面內后部輸送機上。

5、這種采煤技術就叫作放頂煤開采。如果采用綜采液壓支架進行放頂煤開采，則稱綜放。放頂煤開采，特別是綜采放頂煤的開采是一項綜合性的采煤新技術。放頂煤綜合機械化開采的實質是：在開采煤層的低部位布置綜采工作面，除了正常的三機（采煤機，刮板輸送機，液壓支架）采煤外，還利用礦山壓力或輔以人工松動的方法使工作面上方的頂煤破碎，并隨工作面的推進而在前方或后方回收。放頂煤綜采技術的推廣使用，拓寬了綜采機械化開采厚煤層的使用范圍，簡化了礦井的采掘系統(tǒng)和生產(chǎn)組織，在提高勞動生產(chǎn)等方面取得了比較顯著的技術經(jīng)濟效果。當然，放頂煤綜采也存在著一些急待解決的問題。主要是煤塵大，比分層開采高出1-3倍，甚至更高；回采率偏低，一

6、般在80%左右；自然發(fā)火問題未得到很好的解決；對高瓦斯礦井，瓦斯涌出量大，有局部聚集的危險；液壓支架的系列化和功能的完善，特別是過度支架和端頭支架的配套性，適應性，可靠性需進一步完善；頂煤冒落對掩護梁的沖擊載荷的理論計算和實際顯現(xiàn)也需進一步的觀察與研究等。這一切需要科研，制造，生產(chǎn)各部門的通力合作，不斷創(chuàng)新總結經(jīng)驗，以便把我國特厚煤層放頂煤開采技術和放頂煤液壓支架提高到世界最高水平。放頂煤液壓支架是綜采設備的重要組成部分，主要是有效的支撐和控制頂板，防止矸石竄入工作面和推移輸送機，它與采煤機和輸送機配套使用，實現(xiàn)落煤，運輸支撐頂板綜合機械化，有效的減輕了工作面的勞動強度，提高了勞動生產(chǎn)率。放頂

7、煤開采成功與否，主要取決于煤層地質條件，技術設備，特別是放頂煤支架及放頂煤工藝和參數(shù)的選擇等。為使綜采放頂煤工作面支架各種狀態(tài)良好，保持放頂煤相對穩(wěn)定，放頂煤具有良好的基礎，從支架和圍巖相互作用關系來看，必須按照綜采放頂煤各種面礦區(qū)特點選擇與其相適應的放頂煤支架。在采煤工作面的煤炭生產(chǎn)過程中，為了防止頂板冒落，維持一定的工作空間，保證工人的安全和各項作業(yè)正常進行，必須對頂板進行支護。而液壓支架是以高壓液體作為動力，由液壓元件與金屬構件組成的支護和控制頂板的設備，它能實現(xiàn)支撐，切頂，移架和推移輸送機等一整套工序。實踐表明液壓支架具有支護性能好，強度高，移架速度快，安全可靠等優(yōu)點。液壓支架與可彎曲

8、輸送機和采煤機組成綜合機械化采煤設備，它的應用對增加采煤工作面產(chǎn)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低成本，減輕工人的體力勞動和保證安全生產(chǎn)是不可缺少的有效措施。因此，液壓支架是技術先進，經(jīng)濟上合理，安全可靠，是實現(xiàn)采煤綜合機械化和自動化不可缺少的主要設備。1.2 國外液壓支架的發(fā)展趨勢放頂煤開采方法很久以前就用于特厚煤層開采，早在100多年前，法國、西班牙、和南斯拉夫等國已經(jīng)用放頂煤開采。在當時，只是作為復雜地質條件下的一種特殊采煤方法。目前，法國仍然部分采用房柱式和倉儲式采煤方法。上世紀的40年代和50年代初，法國、南斯拉夫等國開始應用長壁和短壁工作面放頂煤開采，工作面支護使用單體金屬支柱和金屬頂梁，采

9、用刮板輸送機運送煤炭，工作面為爆破落煤。最初，為了更好地控制工作面頂板，留有頂煤護頂，回采時回收部分頂煤，以減少煤炭損失，在取得成功和積累經(jīng)驗的基礎上，發(fā)展成為回采特厚煤層的一種主要開采方法。同時指出，特別適用于不規(guī)則特厚煤層的開采。這種采用金屬摩擦支柱及金屬頂梁支護的炮采放頂煤開采法如圖1-2-1所示，當煤層厚度大于9米時，一般采用兩個長壁分層開采工作面，一個在上部先采頂分層，讓頂煤跨落破碎，然后由下分層工作面回收頂煤。其開采方法如圖1-2-2。當煤層為6-9米時，只采用一個回采工作面沿煤層底部開采，同時在架后回收頂煤，其主要工藝過程為：先推進工作面，而后進行支柱和前移頂梁，最后讓頂煤充分跨

10、落并在架后進行回收。其工藝過程如圖1-2-3所示：隨著采煤機械化程度的提高，放頂煤開采工作面的機械化也不斷取得進步。在工作面煤炭運輸方面，起初只用一臺輸送機出煤，回收的頂煤通過人工裝入輸送機運走，放煤與采煤工作不能同時進行，產(chǎn)量低，為了提高產(chǎn)量，減少工人勞動強度和提高效率，放頂煤工作面發(fā)展為用兩臺輸送機出煤，分別運送工作面采落的煤炭及放落的頂煤，采煤與放煤可以平行作業(yè)，工作面產(chǎn)量有了提高。如圖1-2-4所示：盡管在用單體液壓支柱支護的放頂煤工作面采用了前、后兩部輸送機運送煤炭，但工作面的支護工作量大，勞動強度大且不安全，采煤以炮采、風鎬為主。整個工作面的機械化程度低，工作面的生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)量低

11、。將綜合機械化開采運用到放頂煤開采的工作面后，放頂煤開采技術進入了新的發(fā)展階段。由于工作面由液壓支架實行可靠、快速的支護，采用采煤機和刨煤機采煤，放頂煤工作在安全、可靠的支架下進行，從而使工作面產(chǎn)量有明顯的提高。前蘇聯(lián)1957年就研制出KTy型掩護式放頂煤液壓支架，并在庫茲巴斯煤田的托姆烏辛斯克礦使用，開采該礦的2號和4-5號煤層。煤厚為9-12米，煤層傾角。此放頂煤工作面為預先開采頂層煤，鋪設人工假頂，然后再采底煤。采用具有輸送機的KTy純掩護式放頂煤支架回收頂煤。其開采過程如圖1-2-5所示：法國1963年研制用于放頂煤綜采的支撐掩護式放頂煤液壓支架，并且于1964年在布朗齊礦區(qū)實驗成功。

12、這種支架配有兩臺刮板輸送機。如果煤厚較大，可實施分兩層放頂煤綜采。也可以采上層時只用單輸送機采煤，由沿底板的下層放頂煤工作面回收頂煤，此時支架采用雙輸送機，后輸送機專運放落的頂煤，如圖1-2-6所示。這種支架在長壁工作面開采時，最大傾角可達30度，煤厚為6-8米，工作面長50-80米，日進尺1-1.5米，日產(chǎn)原煤1000-1200噸。放頂煤綜采工作面一般均用采煤機斜切進刀。法國的此類工作面已使用正面切割式采煤機，采高2.0-2.5米，可避免預開缺口。如圖1-2-7所示。其他國家一般用單滾筒或雙滾筒采煤機。自70年代開始，法國、前西德、英國等國陸續(xù)研制成功了開天窗的支撐掩護式或帶伸縮掩護板的支撐

13、式放頂煤液壓支架。這兩類支架都配有雙輸送機運煤，靠單滾筒或雙滾筒采煤機采煤，然后由掩護梁上的窗口放出頂煤。這兩類支架的主要區(qū)別在于：前者將運送頂煤的輸送機放在支架底座上，后者則將輸送機置于煤層底板上，分別適應于不同的煤層條件，特別是底板情況。80年代初，匈牙利研制成功單輸送機前開天窗式放頂煤掩護支架，機采煤炭與放落頂煤均用此單輸送機運輸，在實際使用中，取得了良好的效果。由于在放頂煤工作面實現(xiàn)了綜合機械化開采。工作面產(chǎn)量、進尺、工效成倍增加，炸藥等材料消耗大為減少，適用的煤層范圍也不斷擴大，因此在繼法國、前蘇聯(lián)之后，南斯拉夫、波蘭、捷克、羅馬尼亞、西班牙、印度、土耳其、中國等也陸續(xù)采用放頂煤綜合

14、機械化開采。1.3 小屯礦礦井概況小屯礦位于峰峰礦區(qū)的東北部，是峰峰集團公司的一座中型礦井，行政區(qū)劃屬于峰峰礦區(qū)。該礦井田范圍內有多條公路穿過，并且建有運煤鐵路專線與京廣線相連，交通比較便利。礦井地理坐標為：東經(jīng)1141610，北緯363132，海拔標高+176m。井口坐標X：43598；Y24155；Z176.3m。小屯井田西到西南部邊界F3斷層以及薛村礦東風井煤柱線,并與薛村礦井田毗鄰;東到南部為F11斷層處,與羊渠河井田佐城擴大區(qū)及羊東井田相鄰;南部邊界為F3,F11兩大斷層相交處,與牛兒莊礦井田相鄰;北到東北部一大煤-300為等高線及1328鉆孔及50鉆孔連線及薛村礦東風井保護煤柱線垂

15、直下切至各煤層邊界.井田面積4.3平方公里。小屯礦于1958年建成投產(chǎn)，原設計能力21萬噸/年，1987年改擴建至60萬噸/年。井田內共有可采煤層六層，從上到下依次為2#大煤、4#野青、6#山青、7#小青、8#大青、9#下架煤。（附煤層柱狀圖）礦井為斜井分水平式開拓，由于受奧灰水的影響只能開采2#大煤、4#野青煤和局部的6#山青煤，開采方法多為傾斜長壁式放頂煤采煤法，個別地區(qū)為走向長壁式采煤法。小屯礦生產(chǎn)水平為+80m、-50m、-190 m、-300 m五個水平。小屯礦位于峰峰集團公司東北部九公里處。鐵路線向南4.7公里到羊渠河礦轉東南經(jīng)新坡車站向東12公里到京廣線馬頭車站。公路線由本礦向西

16、6公里至牛兒莊礦向西南、北接邯峰公路；另外有公路從香山向南4公里接馬峰公路，另一條公路從香山向北4公里接邯峰戰(zhàn)備路和峰武公路。交通運輸較為便利。（附交通位置圖）春季和夏季之交，氣溫回升至120到200，會出現(xiàn)少雨、干旱、多風，風力大多都在3到5級；夏季氣溫較高，可在300到420之間，7月至8月下旬為多雨季節(jié)，為防汛主要季節(jié)，多南風和西南風；8月下旬到9月秋高氣爽為歇雨季節(jié)；10月下旬進入冬季,較干旱多北風;12月中旬進入寒冷季節(jié)，氣溫至-6到-80,會出現(xiàn)大雪到小雪天氣。工業(yè)廣場地面標高+174，地勢平坦，井口標高+176，歷史最高洪水位+171，且工業(yè)廣場內施工有排水溝，不存在內澇問題。地

17、表水不可能潰入井筒。本礦井以石炭系太原組、本溪組和二迭系山西組為主要含煤地層，共含煤14層,可采為6層.小屯井田以斷裂形成的地壘穹隆為主要構造形式。地層產(chǎn)狀由穹隆核部向四周傾斜。傾角在00到180，在局部地區(qū)構造復雜破碎地區(qū)，其傾角有增至200到300者。斷層均屬正斷層。其走向大都為NNE方向，傾向不一。多呈平行排列或相互交叉。此情況嚴重破壞了煤田的完整性。14454野青煤礦壓資料：（表二）項 目單 位最大值最小值平均值設計值支護強度MPa0.440.130.290.35支柱合理支護密度根/m21.271.171.271.27支柱實際工作阻力KN29490192225頂?shù)装逡平縨m11050

18、90110直接頂垮落步距m2221212老頂初次來壓步距m2323老頂周期來壓強度MPa0.3050.260.280.28采放工序合理錯距m1515順槽超前支護范圍m201517.520圍巖力學強度頂板MPa4848底板MPa4646煤層力學強度MPa4.54.5采區(qū)內煤層賦存條件設計區(qū)內可采煤層為大煤、野青兩層。大煤的平均厚度為4.9 m，野青煤的厚度為1.2 m。大煤和野青煤的層間距平均為60 m。4#煤和2#煤均為貧煤。本區(qū)域為高瓦斯地區(qū)，瓦斯絕對涌出量預計為3.5m3min，最大為4.5 m3min。煤塵不具有爆炸性，煤層屬三類不易自燃煤層?；夭蓵r只要將頂煤回收干凈，工作面結束后及時封

19、閉采空區(qū)，基本上不會發(fā)生煤炭自燃現(xiàn)象。煤層特征表：（表三）煤層煤厚M傾角0走向長度M傾向長度M硬度牌號大煤4.912780-830690-9002PM野青1.212780-830690-9002-3PM 水的影響采區(qū)南翼主要充水水源為大煤老頂和石盒子組砂巖水，最大涌水量為0.6m3/min,且有大巷保護煤柱隔離，故對設計區(qū)基本無影響。工業(yè)儲量Zg野青=水平面積Sec（煤層傾角）平均煤厚（真厚度）煤層容重Zg=Z639975Sec 121.21.4 =109.9萬噸采煤方式1、采煤方法的選擇 根據(jù)該工作面的巷道布置采用傾斜長壁綜合機械化采煤法，沿傾向仰斜開采。2、采高一次采全高，摸頂見底回采。3

20、、落煤方法：使用MG200/456-WD型電牽引采煤機落煤，局部受地質構造影響采用炮采落煤。斜切式進刀，自開缺口。4、 裝煤方式： (1)、機組自行裝煤，配合人工清理浮煤。 (2)、炮采時采用人工撩煤。5、運煤方式：使用SGZ730/264型可彎曲刮板輸送機配合SGW-150（80）型刮板輸送機和SD-80型膠帶輸送機連續(xù)運煤。6、支護方式：采用液壓支架支護。第二章 液壓支架的方案制定2.1液壓支架的設計依據(jù)由于不同采煤工作面的頂?shù)装鍡l件，煤層厚度，煤層傾角，地質構造，煤層的物理機械性能，及瓦斯含量，設備成本，配套設備及年產(chǎn)量等的不同，對液壓支架的要求也不同，為了有效地支護和控制頂板，必須設計

21、出與之合適的液壓支架，以保證投資合理的，安全的，高產(chǎn)量的生產(chǎn)原煤。同時為了滿足采煤工藝及地質條件的要求，液壓支架要有足夠的初撐力和工作阻力，以便有效的控制頂板，保證合理的下沉量。液壓支架的設計依據(jù)主要考慮以下幾個方面的因素：1 頂板頂板包括偽頂，直接頂和老頂。偽頂通常為泥質和灰質頁巖，它緊貼煤層之上，厚度為0.5米以下，是極易冒落的松散巖層，隨采隨落。直接頂是位于偽頂之上的一層或幾層巖層，一般為頁巖或砂質頁巖，具有一定的穩(wěn)定性，常在回柱或移架時冒落，對架型的選擇起決定性作用。老頂在直接頂上，它的來壓強度影響直接頂?shù)姆€(wěn)定性，對支護的載荷和可縮量都有直接的影響。一般來說，頂板愈不穩(wěn)定，應選擇支撐合

22、力愈靠近煤壁，頂梁愈短，頂梁前端支撐力較高的支架形式，例如：支撐式和支撐掩護式支架，一般采用及時支護方式。相反，頂板愈穩(wěn)定，一般老頂來壓愈明顯，則應選梁后端支撐力較高的類型。例如：支掩式或支撐式支架。必要時，可采用滯后支護式和比較簡單的架間密封。直接頂?shù)姆€(wěn)定性參數(shù)指標見表11表11直接頂分類類別指標不穩(wěn)定偽頂中等穩(wěn)定偽頂穩(wěn)定偽頂堅硬頂板主要指標強度指標3031-7071-120120無直接頂；厚度在2-5米以上600-800公斤力/厘米節(jié)理裂隙間距和分層厚度大于1米的整體巖層參考指標直接頂初次跨落步距L（m）89-1819-2525老頂來壓強弱取決于冒落帶充滿采空區(qū)的程度，即（直接頂厚度與采高

23、的比值）和老頂初次來壓步距L2的大小。根據(jù)N和L2的值，將老頂分為四個等級（表12）表12老頂分類級別周期來壓不明顯明顯強烈極強烈指標N3-50.3N3-5L2=25-50米0.3N3-5 L250米N0.3 L=25-50米N0.3L250米頂板的性質是影響架型選擇的最主要條件。根據(jù)我國使用液壓支架的實踐經(jīng)驗，總結出適應不同類、級頂板條件的液壓支架架型選擇的規(guī)律見表13表13支架架型與頂板的關系老頂級別直接頂類別12312312344支架類型掩護式掩護式支撐式掩護式掩護式支掩式支掩式支掩式支掩式支撐式支掩式支撐式支掩式支撐式采高2.5米支掩式采高2.5米支架支護強度KN/M2采高m13001

24、.33001.63002.0300應結合深孔爆破軟化頂板等措施處理采空區(qū)2350（250）1.3350（250）1.63502.03503450（350）1.3450（350）1.64502.04504550（450）1.3550（450）1.65502.05502. 底板 煤層下的巖層稱為底板。底板的強度和平整性對移架的順利與否很關鍵，涉及到支架底座的結構形式，底座作用于底板的合力的位置和推移千斤頂?shù)脑O置形式等。根據(jù)我國“緩傾斜煤層工作面底板分類方案“，一般對于，類底板支架形式無限制，也不需要驗算底板比壓，對于類底板，支架架型一般也不受限制，但需驗算底板比壓；對于，類底板，在已測定底板極限比

25、壓條件下，驗算底板尖端比壓，如果尖端比壓大于容許比壓，則需更改支架的結構參數(shù)或另選支架。3. 煤層厚度 煤層厚度主要對于支架的穩(wěn)定性，行人，作業(yè)安全空間，調高范圍以及煤幫的穩(wěn)定性等方面有重要影響，厚度2-2.5米時，一般不宜選穩(wěn)定性較差的掩護式支架，對于煤層厚度大于3.5米的煤層，考慮到支架的穩(wěn)定性，應優(yōu)先采用控頂距離相對較小的掩護式支架。4. 傾角煤層傾角對于支架的側向穩(wěn)定性，下滑以及歪斜等有重要的影響。近水平煤層（12-15）一般在支架上下不設置防倒防滑裝置。5. 年產(chǎn)量 年產(chǎn)量與采煤機，刮板輸送機的能力有關，因此支架的幾何參數(shù)也要與之配套。6. 配套設備 應當考慮所選的支架架型與之配套使

26、用的采煤機和刮板輸送機問題。只有配套合理才能保證礦井安全穩(wěn)定的正常生產(chǎn)，有效的發(fā)揮綜采設備的能力。因此必須結合各類支架的性能和特點綜合考慮，選用合理的支架架型。各類支架的綜合性能特點比較見表14表14各類支架的綜合性能比較支架類型技術性能支撐式掩護式支撐掩護式垛式節(jié)式二柱四柱成本低低較高高高防護性差差好好好調高范圍小小大較大較大底座比壓小大大較小較小穩(wěn)定性較差較差較好好好適用煤層厚度薄及中厚薄及中厚中厚薄 中 厚薄 中 厚直接頂板條件堅硬穩(wěn)定不穩(wěn)定中等穩(wěn)定中等穩(wěn)定或穩(wěn)定老頂來壓強度十分強烈強烈不明顯明顯明顯或較強烈2.2 總體方案的分析 原始條件1 頂壓：200噸2 煤層厚度：1.21.8米3

27、 煤層傾角：8度4 頂板性能：中等穩(wěn)定 平整5 底板性能：中硬6 瓦斯含量：不大支架的分類及選型 根據(jù)支架對頂板的支護方式，可分為單體液壓支柱和液壓支架，其中液壓支架又有支撐式，掩護式，支撐掩護式三大類。1、單體液壓支柱單體液壓支柱是靠液壓力工作的，其工作特性是恒阻。按供液方式不同，單體液壓支柱有內柱式和外柱式兩種。單體支柱的支撐和移動是靠人工操作，因此，單體支護設備工作面勞動強度大，安全性差，工作面效率也較低。2、液壓支架支撐式支架 支撐式支架是出現(xiàn)最早的液壓支架。它是在一個底座上豎置幾根立柱支撐頂梁，并通過頂梁支撐頂板的結構基礎上發(fā)展起來的。 支撐式支架主要由頂梁、底座、立柱、推移、及擋矸

28、裝置等組成。 支撐式支架的結構特點是：呈框型結構頂梁較長，一般帶有前探梁，其長度多在4米左右；立柱多，一般為4-6根，且垂直頂梁支撐；支架后部有簡單的擋矸裝置，一般設有立柱復位裝置，以承受指向煤壁方向的不大的水平推力。 支撐式支架的支護性能特點是：支撐力大，支撐作用點靠近支架后部，切頂能力強；對頂板重復支撐的次數(shù)多，容易把本來完整的頂板壓碎；由于頂梁和底座僅通過立柱聯(lián)在一起，抵抗水平載荷的能力較差，不能帶壓移架；支架間不接觸，不密封，矸石容易竄入工作空間。此外，這種支架的作業(yè)空間和通風斷面較大。 由上可知，支撐式支架適用于直接頂穩(wěn)定以上、基本頂有明顯或強烈周期來壓且水平力小的頂板條件。如果直接

29、頂穩(wěn)定性差，則極易出現(xiàn)切頂線前移、架件漏矸、前梁下傾、頂梁后端上翹，嚴重時會將立柱壓彎，支架不能推移。掩護式支架 掩護式支架是依靠掩護梁對冒落矸石的掩護作用為主和頂梁對頂板的支撐作用為輔來控制頂板和維護回采空間的。由于其對破碎頂板條件下的中厚和厚煤層中取得了良好的使用效果，所以近幾年來在國內外得到了迅速發(fā)展和廣泛應用。 掩護式支架的結構特點：頂梁短；立柱少（1-2）根且單排斜立布置；掩護梁寬大；架間用側護板密封。掩護式支架的支護性能特點是：支撐力小，切頂性能差；但因支撐力主要集中在機道上方的頂板上，故支護強度較大，且均勻；對頂板重復支撐次數(shù)少；密封掩護性好；能承受較大的水平力，且允許帶壓移架。

30、由于立柱傾斜布置，且頂梁又較短，所以工作空間和通風斷面較小。上述特點決定了掩護式支架適用于頂板壓力來自機道上方的不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定的松散破碎頂板條件。支撐掩護式支架支撐掩護式支架是綜合前兩種支架的特點的基礎上發(fā)展起來的以支撐為主兼顧掩護作用，從而達到控制頂板和維護回采工作面工作空間的一種架型。此支架的結構特點是：立柱多（一般為4根），分前后兩排垂直，傾斜或交叉三種方式布置；頂梁長，其后端鉸接著堅固而又寬大的掩護梁；架間用側護板密封。其支護性能特點是：支撐力大，切頂性能強，掩護性能好，能承載較大的側向力，穩(wěn)定性好；工作空間大，利于行人和通風，由于其適應性強，國內外都在大力發(fā)展這種支架。支撐掩護式支

31、架使用于中等穩(wěn)定頂板以上，采后容易冒落的煤層，當老頂為級，底板松軟時采用該種支架比較合適。 總體方案的擬訂1 根據(jù)液壓支架的設計依據(jù)及原始條件，選擇適合該地質條件的液壓支架。（1） 頂壓（200噸） 頂壓是設計支架承載能力的依據(jù)；承載能力安全系數(shù)一般取1.2，則該支架應具有的承載能力為：2001.2=240（噸）即2400KN，可選擇重型支架。（2） 煤層厚度 此煤層屬較薄的煤層，4#野青煤和局部的6#山青煤一次采全高，摸頂見底回采。此開采方法具有以下優(yōu)點：煤層掘進量小，掘進費用低，緩和了采護關系；減少了搬家倒面次數(shù)，節(jié)省了綜采面設備搬遷，安裝的工作量及費用；提高了煤炭的塊炭率，增加了煤炭的售

32、價；減少了設備的運輸費，特別是采煤機，相對減少了噸煤設備折舊費；有利于礦井的集中控制，實現(xiàn)減面，減人，提高工效的目標；提高勞動生產(chǎn)率，降低成本，比一般回采工效提高2-5倍，經(jīng)濟效益十分顯著，噸煤成本一般降低8-20元/噸。（3） 煤層傾斜角 根據(jù)原始條件，因此煤層傾角15度，不需要設置防滑裝置。（4）頂板性質 頂板性質為中等穩(wěn)定頂板，老頂來壓為級。根據(jù)采掘機械的表8-1及表9-1，選擇掩護式支架。（5）底板 由原始條件知，該底板屬中硬度級底板，對液壓支架不作要求，允許的底板比壓為16-32Mpa(6) 瓦斯含量由于瓦斯含量不大，不須考慮支架的通風斷面要足夠大，根據(jù)此項也可以選用掩護式液壓支架。

33、根據(jù)以上參數(shù)選擇掩護式液壓支架。掩護式液壓支架有以下優(yōu)點：1. 對頂板的作用力均勻，移架時控頂距離較小，對頂板的重復支撐次數(shù)少，有利于保持頂板的完整性；2. 支柱傾斜布置，調高范圍大，由于支柱不承受橫向載荷，受力狀態(tài)好，不易損壞；3. 擋矸裝置完善，可使工作空間與頂板和老塘完全隔開，有效地防止漏矸、竄矸和涌矸；4. 掩護式液壓支架為穩(wěn)定的運動機構，移架引起的水平力，油四連桿機構承受，因此抗水平推力性能好，可以實現(xiàn)擦頂帶壓移架；5. 機械結構和液壓系統(tǒng)均較簡單，便于操作維護。 掩護式液壓支架的缺點是：整架工作阻力小，切頂性能差，工作空間小，通風阻力大，不適于有強烈周期來壓和瓦斯涌出量大的煤層。

34、綜上所述，可以采用掩護式液壓支架，由于地板中等硬度，平整，所以可以采用整體式底座，設計的支撐力應滿足頂壓的要求，采高應滿足煤層厚度的要求。第三章 液壓支架參數(shù)的確定3.1 液壓支架已知數(shù)據(jù)架型：掩護式液壓支架 底板比壓：1.39-1.86 支架重量：8t支架中心距：1.500 m 支架工作阻力：2917-2504 KN 操作方式：鄰架操作 泵站壓力：31.5 Mpa 立柱型式：雙伸縮 立柱缸徑： 230mm/180mm 立柱柱徑：220/160 mm 立柱行程：795（415/380）mm 立柱工作阻力/初撐力1500KN/1305KN側護千斤頂型式：單伸縮 側護千斤頂缸徑/活柱直徑： 63m

35、m/45mm側護千斤頂行程：170mm 側護千斤頂推力/拉力： 98KN/48KN推移千斤頂型式：單伸縮 推移千斤頂缸徑/活柱直徑 ：140mm/85mm推移千斤頂行程：700mm 推移千斤頂推力/拉力：178/306 KN配套設備：乳化泵：/. 采煤機：MG200/456SGZ-764/264刮板輸送機（前推溜千斤頂）3.2 液壓支架整體參數(shù)的確定 液壓支架高度的確定支架的最大結構高度和最小結構高度分別為：=1.9米 =0.9米 支架伸縮比的確定支架的伸縮比指最大結構高度和最小結構高度的比值=1.9/0.9=2.11 寬度和覆蓋率取支架頂梁寬度B=1.300米支架覆蓋率為頂梁面積與支護面積F

36、的百分比 即式中 支架頂梁長度 （米） 支架頂梁寬度”（米）梁端距（米） 相鄰頂梁間的間隙（米） 頂梁長度的確定支架頂梁長度 米 支護強度支護強度是液壓支架對頂板的支撐力R（KN）與支架對頂板的支護面積F（）之比 即 工作阻力和初撐力支架立柱總的工作阻力為支架載荷R（KN）與支護效率之比 （式中?。┏鯎瘟Υ笮χЪ艿闹ёo性能和成本都有很大的影響。較大的初撐力能使支架較快達到工作阻力，減慢頂板的早期下沉速度，增加頂板的穩(wěn)定性，但對乳化液泵站和液壓元件的耐壓要求也將提高。一般取初撐力為0.6-0.8倍的工作阻力。移架力和推溜力移架力與支架結構、質量、煤層厚度、頂板性質等有關。一般薄煤層支架的移架力

37、為100-150kN；中厚煤層支架為150-300kN；厚煤層支架為200-400kN。底板比壓3.3 液壓支架部件基本參數(shù)的確定液壓支架的主要部件有頂梁，立柱，底座，推移千斤頂，操縱閥和控制閥。其基本動作包括升柱，降柱，移架和推溜。頂梁是與頂板直接接觸的構件，除滿足一定的剛度和強度要求外，還要保證支護頂板的需要。立柱是支架的承載構件，它長期處于高壓受力狀態(tài)，它除應具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，還必須有足夠的抗壓，抗彎強度，良好的密封性能，結構要簡單并能適應支架的工作要求。底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。因此，底座除了滿足一定的剛度和強度要求外，還要求對底板起伏不平的適應性

38、要強，對底板接觸比壓要小，要有足夠的空間能安裝立柱，液控裝置，推移裝置，要使人員操作行走，能起一定的擋矸和排矸作用，要有一定的重量，以保證支架的穩(wěn)定性。千斤頂主要負責支架各個部件的前移和收縮。下面根據(jù)部件的要求確定其基本參數(shù)如下：泵站壓力為 立柱千斤頂?shù)拇_定立柱型式：雙伸縮立柱行程：795mm確定缸徑為D=230mm活柱直徑d=220mm則 立柱初撐力和降柱力分別為 側護板千斤頂?shù)拇_定立柱型式：單伸縮 立柱行程：170mm初步確定側護板千斤頂?shù)耐屏?拉力為95KN/55KN則根據(jù)千斤頂標準確定缸徑為D=63mm 活柱直徑為d=40mm側護板千斤頂?shù)耐屏屠Ψ謩e為： 推移千斤頂?shù)拇_定立柱型式：

39、單伸縮 立柱行程：700mm初步確定推移千斤頂?shù)耐屏?拉力為380KN/260KN則根據(jù)千斤頂標準確定缸徑為D=125mm 活柱直徑為d=70mm尾梁千斤頂?shù)耐屏屠Ψ謩e為：第四章 液壓支架受力分析與較核4.1 液壓支架頂梁受力分析與較核 頂梁中部集中載荷作用1200KN510000Nm1200KNN1N2F F=N1+N2=2400KN M=1200425=510000Nm因此立柱中部所受的彎矩最大，是危險截面，必須進行較核。11984321350截面如上圖所示：慣性矩為查機械設計手冊得材料16Mn的在截面的上、下邊緣作用的最大拉應力和最大壓應力分別為因此在頂梁中部受集中載荷作用時所設計合

40、格。 頂梁扭轉作用（a=150mm b=200mm c=300mm d=40mm）1730KN670KN115mm400mm850mm190mm1600mmcddadc530KN763800Nm493050NmABF1F2N11N2 F1+F2=N1+N2=2400KN 1410F1+850N2=1135F2解得：F1=670KN F2=1730KN因此立柱A所在的截面為危險截面，應對其進行較核。511984313502慣性矩為查機械設計手冊得材料16Mn的在截面的上、下邊緣作用的最大拉應力和最大壓應力分別為扭矩220mm1220mm扭轉切應力為彎扭組合的因此在頂梁兩端受集中載荷作用時所設計合

41、格4.2 液壓支架底座的受力分析與較核192645Nm374605Nm250mm800mm115mm115mm1550mmaadd973KN227KNAB 底座兩端受集中力作用解得：所以查機械設計手冊得材料16Mn的192645Nm374605Nm250mm800mm115mm115mm1550mmaadd973KN227KNAB立柱A所在的截面受到的彎矩最大，應對其進行較核。截面A的慣性矩為：在截面A的上、下邊緣作用的最大拉應力和最大壓應力分別為因此底座在受到兩端集中載荷時合格底座扭轉解得：所以查機械設計手冊得材料16Mn的立柱A所在的截面受到的彎矩最大，應對其進行較核。截面如下圖所示：21

42、02018416201截面A的慣性矩為：在截面A的上、下邊緣作用的最大拉應力和最大壓應力分別為：扭矩為截面A的扭轉切應力為截面A的最大應力為所以底座在此情況下合格。4.3千斤頂銷軸的較核調平千斤頂銷軸在剪切面上的切應力為銷軸與孔壁最大擠壓應力為查機械設計手冊得40GrNi的，所以所選的銷軸合格。推移千斤頂銷軸在剪切面上的切應力為銷軸與孔壁最大擠壓應力為查機械設計手冊得40GrNi的，所以所選的銷軸合格。第五章 液壓支架的使用和維護5.1液壓支架的操作液壓支架一般都具有升架，降架，移架和推溜四個基本動作及調架，防倒，防滑等輔助動作。 升架升架時先將組合操縱閥打到升架閥位，使支架升起撐緊頂板，當支

43、撐力達到初稱力時，再將組合操縱閥打回中位。升架時要保證立柱下腔達到泵站額定壓力，然后才能將操縱閥打回中位。 降架降架時先將組合操縱閥打到降架閥位，當支架降至所需高度時，即將操縱閥打回中位，以停止降架，降架時，要注意觀察與鄰架的關系，控制降架高度。正常情況下，降架高度不超過300mm。 移架支架的前移是以輸送機為支點，靠推移千斤頂?shù)氖湛s來實現(xiàn)的。移架是將操縱閥打到移架閥位，前移一個步距后，再將操縱閥打回中位，支架即處于新的工作位置上。在采用沒有液控單向閥的推移液壓系統(tǒng)時，為了保證移架時輸送機不后退，操作時需要先把相鄰支架的操縱閥打到推溜閥位后，再移動本架支架。在移架過程中容易發(fā)生支架傾倒現(xiàn)象，所

44、以必須注意觀察支架的工作狀態(tài)，頂?shù)装遄兓惹闆r，一旦發(fā)生倒架事故，應立即處理。根據(jù)具體情況，可采用斜撐柱扶架，千斤頂扶架或絞車拉架等扶架方法。當工作面頂板條件較好時，移架工作可滯后采煤機后滾筒1.5米左右進行，一般不超過5米。當頂板較破碎時，移架工作則應在采煤機前滾筒割煤后立即進行，以便及時支護新暴露的頂板，防止發(fā)生局部冒落。移架方式有脫頂移架，擦頂移架和邊降邊移。移架方式主要根據(jù)頂板反映情況和支架結構來確定。 推溜前推輸送機是以支架為支點，靠推移千斤頂?shù)纳鰜韺崿F(xiàn)。推溜時，先將操縱閥打到推溜閥位，前移一個步距后，再將操縱閥打回中位。推溜工作一般滯后采煤機割煤滾筒10-15米（約8-10架支架

45、）進行。推溜時，根據(jù)工作面具體情況，可采用逐架推溜，間隔推溜或幾架同時推溜等方式。推溜時應注意調整推溜步距，使輸送機初推溜段有彎曲外，其他部分應保持平直。 液壓支架輔助動作.1 側護掩護式和支撐掩護式支架都沒有側護板，以防止架間漏矸石和方便調架。正常情況下，側護板靠彈簧力作用向外伸出，使支架間相互靠緊。當需要調架或扶架時，通過側推千斤頂使側護板伸出，即可實現(xiàn)調架或扶架。調架一般在安裝和移架過程中，要盡量保持支架間距相等。由于工作面不直，偽斜，長度變化及支架下滑等因素影響，支架的間距常發(fā)生變化。如果間距變寬，則容易引起架間懸露頂板的冒落；如果間距變窄，則移架時容易發(fā)生頂梁碰撞，卡架，甚至損壞支架

46、部件。因此，要隨時注意對支架間距的調整。.2 調架支架一般都設有調架千斤頂，它安裝在相鄰支架底座之間。厚煤層支架由于支撐高度高，質量大，在底座一側還沒有側推調架千斤頂。調架千斤頂配合支架側推千斤頂和側護板千斤頂共同動作進行調架。.3 平衡千斤頂平衡千斤頂是掩護式液壓支架的一個重要部件，能否正確使用它，對支護效果影響很大。在空載條件下或移架過程中，用平衡千斤頂?shù)睦Ρ３猪斄撼仕綘顟B(tài)或所需要的角度，可以使相鄰支架保持良好的密封，防止竄矸，使移架順利進行。利用平衡千斤頂?shù)耐评?，可改變支架支撐力的作用位置。當平衡千斤頂呈推力時，可增大頂梁前部的支撐力，有利于支撐和維護破碎的頂板；當平衡千斤頂呈拉力

47、時，使頂梁后部支撐力提高，增強了支架的切頂能力。根據(jù)工作面頂，底板狀況，可用平衡千斤頂調整支架頂梁，使頂梁與頂板接觸良好，以改善支護狀況。平衡千斤頂拉力的大小能明顯改變支架底座對底板的比壓。5.2 液壓支架使用注意事項液壓支架在使用過程中，應注意以下幾點：操作者必須經(jīng)過培訓，熟悉支架性能、結構及各元件的性能和作用，熟練準確的按操作規(guī)程進行各種操作。移架之前，要認真清理架前、架內的浮煤和碎矸，以免影響移架。認真檢查管路有無被砸、被擠情況，防止膠管和接頭損壞。認真檢查頂梁與掩護梁、掩護梁與連桿、連桿與底座、立柱及千斤頂與架體間的連接銷子有無脫落、竄出、彎曲現(xiàn)象，并及時處理。愛護設備，不允許使用金屬

48、件、工具等硬物碰撞液壓元件，尤其要避免碰傷立柱、千斤頂活塞桿的鍍層。液壓支架的工作面，一般不允許放炮；如遇特殊情況必須放炮時，應對放炮區(qū)域的支架立柱、千斤頂、軟管等采用可靠的保護措施，并經(jīng)支架工嚴格、認真檢查同意后方可放炮。放炮后，要加大通風量，盡快排除有害氣體和煤塵。操作動作完成了，將手柄放回原位，以免發(fā)生誤動作。支架的各種閥類以及各種液壓缸，均不允許在井下調整和解體修理。若有故障時，只能用合格的同類組件更換。井下更換零部件時，要關閉截止閥，使受檢支架與主供、回液管路斷開，嚴禁帶壓作業(yè)。備用的各種軟管、閥類、液壓缸等都必須用封頭封好油口，只允許在使用地點打開。使用前，接頭部分必須用乳化液清洗

49、干凈。如果工作面支架較長時間不需要供液時，應關閉泵站。當?shù)装宄霈F(xiàn)臺階時，支架工必須采取措施，把臺階的坡度減緩。若底板松軟，支架下陷到輸送機的水平以下時，要用木楔墊好底座，或用抬架機構調正底座。若頂板出現(xiàn)冒落空洞，應及時用坑木或橡皮塞頂，使支架頂梁能較好的支撐頂板。應根據(jù)不同水質，選用適當牌號的乳化油，按5%：95%的油水比例配置乳化液，在使用過程中，應經(jīng)常檢查其性能。當需要用支架起吊輸送機中部槽時，必須將該支架和左右相鄰的幾架支架的推移千斤頂與輸送機的連接銷脫開，以免在起吊過程中將千斤頂?shù)幕钊繌潯?jīng)常保持底板上沒有浮煤、浮矸，以保持支架實際的支撐能力，有利于管理頂板。要注意及時清理掉支架頂梁上冒落的堅硬石塊，使支架保持良好接頂狀況，防止頂梁遭到破壞。調架時，要注意保持支架頂梁和底座相對位置正確，特別是支撐高度較大的支架，嚴防頂梁和底座產(chǎn)生相對橫向移位，以免支架受力狀態(tài)惡化。使用液壓支架時，要隨時注意采高的變化，防止支架“壓死”事故。支架被“壓死”，就是活柱完全被壓縮，而沒有行程，支架無法降