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【摘 要】通过对艾维尔沟煤矿的地质条件进行分析，采用冒落充填法和经验法对液压支架强度进行了确定，并确定液压支架的架型、工作阻力及主要参数。
【关键词】液压支架 支护强度 放顶煤
一、前言
液压支架是一种煤矿机械，结构复杂，但可操作性强。液压支架是综采工作面的重要配套设备之一，它与滚筒采煤机、刮板输送机称为综采成套设备三大件（如下图所示），另外还与转载机和乳化液泵站等配套使用，实现采煤综合机械化。
图1 煤矿工作面设备布置图
在综采工作面回采工程中，为了防止顶板过早塌落，维持一个不定期的工作空间，保证工人安全，维护各种作业的正常工作，必须对顶板进行支护，而液压支架能够可靠有效地支撑和控制工作面的顶板，隔离采空区，并能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序，所以它负担着控制管理顶板、维护正常工作空间、保护人员及设备安全的重要任务，并为工作面产量和效率迅速提高奠定基础。
液压支架的选型与煤矿的地质条件有关，具体结构还要与采煤机、刮板输送机、转载机的结构和位置有关，因此液压支架的设计是一个全系统的结构设计。
二、地质条件
新疆焦煤集团艾维尔沟煤矿15112工作面位于5#煤层南翼，回风巷开口底板标高位于+1755m水平，走向长度1430米，宽度4.2米，下帮高度2.8米。运输巷开口底板标高位于+1683m水平，走向长度1423米，宽度 4.9米。工作面走向长度1200米，采高4.5米，支架宽1.5米，煤层倾角38°以下，正倾斜开采，开切眼长度257米，预计工作面矿压参数参考表（见表1）：
三、液压支架选型
（一）支护高度的确定
根据地质报告上的钻孔资料，15112工作面位于5#煤层南翼采区煤层厚度较大，煤层厚度在2.7～4.5m之间，平均厚度3.6m，根据各煤层所占比例及支架立柱的伸缩比，液压支架的支护高度确定为2.2m到4.5m。
（二）架型的确定
根据该煤矿的煤层赋存条件，采煤方法确定为综合机械化一次采全高采煤工艺，回采工作面采用后退式；工作面顶板管理采用全部垮落法。液压支架形式确定为四柱支撑掩护式。
其主要优点如下：
1.生产能力大，一个长壁综采工作面生产能力可以达到300万t/a左右，矿井效益好。
2.安全可靠。长壁综采利用液压支架护顶，支护强度高，工作面操作空间大，且安全性高。
3.资源回收率高。长壁综采能实现全部垮落法管理顶板，煤炭回收率高。
4.机械化程度高，可以大大降低工人的劳动强度，有助于减人增效。
（三）工作阻力的确定
1.按冒落充填法进行计算
支护强度：Ps=n*H*γ/[Kp-1]
式中：Ps支护强度，KN/ ㎡
H采煤高度，4.3m
Kp-碎涨系数，取1.25
n——支架受力不均匀系数，根据煤层取1.8
γ——顶板岩石容重 ，2.5t/ m3
代入上式
支护强度Ps =1.8×4.3/（1.25-1） ×2.5×9.8=758.5KN/㎡
液压支架工作阻力Qs= Ps·（Bc·Sc）
式中：Qs——支架工作阻力，KN
Ps——支护强度，KN/ ㎡
Bc——支架控顶距离，5.0m
Sc——支架中心距，1. 5m
液压支架工作阻力Qs=758.5×5.0×1.5=5689KN
2.按经验公式计算
Ps =nrH
式中：Ps——支护强度，MPa；
n——计算参数，原苏联取7～10，此处取7；
r——岩石容重，t/m3，取2.5；
H——支架最大支护高度m，4.5。
则Ps =7×2.5×4.5×9.8=771.75KN/㎡
则 液压支架工作阻力Qs= Ps·（Bc·Sc）
式中： Qs——支架工作阻力，KN
Ps——支护强度，KN/ ㎡
Bc——支架控顶距离，5m
Sc——支架中心距，1.5m
液压支架工作阻力Qs=771.75×（5×1. 5）=5788KN
以上二种计算方法相比较，工作阻力相差不大，液压支架的工作阻力取5800KN，为了能兼顾各矿井的需求，建议选用ZZ6400/22/45的支架。
四、工作面设备
通过对同矿区的其他煤矿综采工作面调研考察，以及尊重矿方操作工人的使用设备习惯，对艾维尔沟煤矿配套设备综合考虑，最后确定设备为：
采煤机：MG400/930-WD
刮板运输机：SGZ800/800
转载机：SZZ730/110
破碎机：PLM1000
中间支架：ZZ6400/22/45
过渡支架：ZZG6400/22/45
五、液压支架设备
液压支架参数的确定
考虑到该工作面倾角大，操作方式为邻架手动操作，配置防倒放滑结构。液压支架的主要技术参数具体如下：
（一）支架形式： 四柱支撑掩护式液压支架
六、结束语
该煤矿其他工作面采用的液压支架工作阻力选择，在实际工作中显现出了阻力较低的缺陷，因此此次增大了工作阻力，为了兼顾其他工作面，最终选择的液压支架型号是ZZ6400/22/45。
该设备配置了前梁带活动侧护板，其实从使用情况看，经济效益不太明显。从技术角度看，顶板容易鼓包，使用前梁上下摆动可以将顶板铲平，但也给活动侧护板带来了巨大的损坏环境，因此以后可以考虑取消前梁活动侧护板结构。
本文通过对艾维尔沟煤矿的地质条件进行分析，采用冒落充填法和经验法对液压支架强度进行了确定，并确定液压支架的架型、工作阻力及主要参数。
参考文献：
[1]王国法.液压支架技术[M]. 北京：煤炭工业出版社. 1999.
[2]任晓东，于海亭，张银亮. 韩家湾煤矿综采工作面液压支架研制[J].煤矿开采，2008（10）：66-68
[3]高小峰，孔杰，薛华俊，等. 黑梁煤矿综采工作面液压支架选型设计研究[J].山西建筑， 2013（2）：69-71
作者简介：
朱庆波（1982-），男，汉族，山东临邑人，中级工程师，硕士，毕业于新疆大学，研究方向为机械制造及自动化专业，一直从事液压支架设备研究设计工作。
【关键词】液压支架 支护强度 放顶煤
一、前言
液压支架是一种煤矿机械，结构复杂，但可操作性强。液压支架是综采工作面的重要配套设备之一，它与滚筒采煤机、刮板输送机称为综采成套设备三大件（如下图所示），另外还与转载机和乳化液泵站等配套使用，实现采煤综合机械化。
图1 煤矿工作面设备布置图
在综采工作面回采工程中，为了防止顶板过早塌落，维持一个不定期的工作空间，保证工人安全，维护各种作业的正常工作，必须对顶板进行支护，而液压支架能够可靠有效地支撑和控制工作面的顶板，隔离采空区，并能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序，所以它负担着控制管理顶板、维护正常工作空间、保护人员及设备安全的重要任务，并为工作面产量和效率迅速提高奠定基础。
液压支架的选型与煤矿的地质条件有关，具体结构还要与采煤机、刮板输送机、转载机的结构和位置有关，因此液压支架的设计是一个全系统的结构设计。
二、地质条件
新疆焦煤集团艾维尔沟煤矿15112工作面位于5#煤层南翼，回风巷开口底板标高位于+1755m水平，走向长度1430米，宽度4.2米，下帮高度2.8米。运输巷开口底板标高位于+1683m水平，走向长度1423米，宽度 4.9米。工作面走向长度1200米，采高4.5米，支架宽1.5米，煤层倾角38°以下，正倾斜开采，开切眼长度257米，预计工作面矿压参数参考表（见表1）：
三、液压支架选型
（一）支护高度的确定
根据地质报告上的钻孔资料，15112工作面位于5#煤层南翼采区煤层厚度较大，煤层厚度在2.7～4.5m之间，平均厚度3.6m，根据各煤层所占比例及支架立柱的伸缩比，液压支架的支护高度确定为2.2m到4.5m。
（二）架型的确定
根据该煤矿的煤层赋存条件，采煤方法确定为综合机械化一次采全高采煤工艺，回采工作面采用后退式；工作面顶板管理采用全部垮落法。液压支架形式确定为四柱支撑掩护式。
其主要优点如下：
1.生产能力大，一个长壁综采工作面生产能力可以达到300万t/a左右，矿井效益好。
2.安全可靠。长壁综采利用液压支架护顶，支护强度高，工作面操作空间大，且安全性高。
3.资源回收率高。长壁综采能实现全部垮落法管理顶板，煤炭回收率高。
4.机械化程度高，可以大大降低工人的劳动强度，有助于减人增效。
（三）工作阻力的确定
1.按冒落充填法进行计算
支护强度：Ps=n*H*γ/[Kp-1]
式中：Ps支护强度，KN/ ㎡
H采煤高度，4.3m
Kp-碎涨系数，取1.25
n——支架受力不均匀系数，根据煤层取1.8
γ——顶板岩石容重 ，2.5t/ m3
代入上式
支护强度Ps =1.8×4.3/（1.25-1） ×2.5×9.8=758.5KN/㎡
液压支架工作阻力Qs= Ps·（Bc·Sc）
式中：Qs——支架工作阻力，KN
Ps——支护强度，KN/ ㎡
Bc——支架控顶距离，5.0m
Sc——支架中心距，1. 5m
液压支架工作阻力Qs=758.5×5.0×1.5=5689KN
2.按经验公式计算
Ps =nrH
式中：Ps——支护强度，MPa；
n——计算参数，原苏联取7～10，此处取7；
r——岩石容重，t/m3，取2.5；
H——支架最大支护高度m，4.5。
则Ps =7×2.5×4.5×9.8=771.75KN/㎡
则 液压支架工作阻力Qs= Ps·（Bc·Sc）
式中： Qs——支架工作阻力，KN
Ps——支护强度，KN/ ㎡
Bc——支架控顶距离，5m
Sc——支架中心距，1.5m
液压支架工作阻力Qs=771.75×（5×1. 5）=5788KN
以上二种计算方法相比较，工作阻力相差不大，液压支架的工作阻力取5800KN，为了能兼顾各矿井的需求，建议选用ZZ6400/22/45的支架。
四、工作面设备
通过对同矿区的其他煤矿综采工作面调研考察，以及尊重矿方操作工人的使用设备习惯，对艾维尔沟煤矿配套设备综合考虑，最后确定设备为：
采煤机：MG400/930-WD
刮板运输机：SGZ800/800
转载机：SZZ730/110
破碎机：PLM1000
中间支架：ZZ6400/22/45
过渡支架：ZZG6400/22/45
五、液压支架设备
液压支架参数的确定
考虑到该工作面倾角大，操作方式为邻架手动操作，配置防倒放滑结构。液压支架的主要技术参数具体如下：
（一）支架形式： 四柱支撑掩护式液压支架
六、结束语
该煤矿其他工作面采用的液压支架工作阻力选择，在实际工作中显现出了阻力较低的缺陷，因此此次增大了工作阻力，为了兼顾其他工作面，最终选择的液压支架型号是ZZ6400/22/45。
该设备配置了前梁带活动侧护板，其实从使用情况看，经济效益不太明显。从技术角度看，顶板容易鼓包，使用前梁上下摆动可以将顶板铲平，但也给活动侧护板带来了巨大的损坏环境，因此以后可以考虑取消前梁活动侧护板结构。
本文通过对艾维尔沟煤矿的地质条件进行分析，采用冒落充填法和经验法对液压支架强度进行了确定，并确定液压支架的架型、工作阻力及主要参数。
参考文献：
[1]王国法.液压支架技术[M]. 北京：煤炭工业出版社. 1999.
[2]任晓东，于海亭，张银亮. 韩家湾煤矿综采工作面液压支架研制[J].煤矿开采，2008（10）：66-68
[3]高小峰，孔杰，薛华俊，等. 黑梁煤矿综采工作面液压支架选型设计研究[J].山西建筑， 2013（2）：69-71
作者简介：
朱庆波（1982-），男，汉族，山东临邑人，中级工程师，硕士，毕业于新疆大学，研究方向为机械制造及自动化专业，一直从事液压支架设备研究设计工作。