第十八章液压支架的选用

1、 第十八章第十八章 液压支架的选型液压支架的选型 第一节 支架类型选择 选择架型一般要根据给定的顶板条件，结合各类支架对 顶板的适应性来确定。在具体选用时，可按表3-4-1进 行。 选择架型主要是根据顶板条件，但同时应考虑下列因素： 1、煤层厚度 在2.52.8m以上时，应选用带护帮装 置的掩护式或支掩式支架。当煤层厚度变 化较大时，应选用调高范围大的支架。 2、煤层倾角 在1015以上时，支架应该有防滑 和调架装置， 超过18时应同时具有防 滑和防倒装置。 3、底板强度 支架底座比压（对底版的接触比 压）应小 于底板允许比压。一般底板允许比压值为 1.962.16MPa，软底板为0.98MP

2、a左右 4、瓦斯涌出量 涌出量大时应选择通风断面大的支架。 5、地质构造 断层十分发育，煤层厚度变化大、顶板 允许暴露面积和时间分别在58 和 20min以下时暂不宜采用综采设备。 6、设备成本 优先选用价格便宜的支架。一般情况下， 支撑式支架最轻，造价也最便宜，而支撑 掩护式支架最重、最贵 。 n此外，对于特定的开采要求，应选用特种支架。如厚煤 层分层开采时选用铺网支架，冒落法开采时选用放顶煤 支架，工作面端头支护选用端头支架等等。 2 m 第二节 支架参数确定 一、支护强度和工作阻力 顶板所需的支护强度取决于顶板的等级和煤层厚度。 支护强度的确定，可按下面经验公式确定： 式中 K1作用于支

3、架上的顶板岩石厚度系数一般 取58。 H采高，m。 p岩石密度，一般取 q重力加速度，取 。 )(10 5 1 MPaHpgKq 33 /105 . 2mkg 2 /10sm mH26 1 k 33 /105 . 2mkgp 2 /10smg )( 31010105 . 226 53 MPaq 支架支撑顶板的有效工作阻力Q（与顶板作用于支架顶 梁上的载荷等值）为 式中： F为一架支架的支护面积，按下式计算： 式中 L支架顶梁厚度，m。 c梁端距，m。 B支架顶梁宽度，m。 k架间距，m。 支架支撑效率：有效工作阻力与支架工作 阻力之比初选支架时可取80%左右，故工作阻力P为： )(103kNF

4、qQ )()(kBcLF)( 2 m )(kN Q P C L B K A 二、初撑力 一般初撑力为（0.60.8）倍的工作阻力。 三、移架力和推溜力 n 移架力：100150kN（薄煤层）；150300kN（中 厚）；300400kN（厚煤层）； n 推溜力：100150kN 四、支架调高范围 支架最大结构高度 支架最小结构高度 式中： 分别为煤层最大、最小采 高，m。 S1伪顶冒落的最大厚度，一般取0.20.3m。 )( 1maxmax mSMH z minmax MM、 )( 2minmin mSMH z S2顶板周期来压时的最大下沉量、移架时 支架的下降量和顶梁上、底座下的浮矸 厚度等

5、之和，一般取0.250.35m。 支架伸缩比 k2反映了支架对煤层厚度变化的适应能力。其 值越大，适应能力越大。单伸缩立柱支架 k21.6 。若k21.6 则采用双伸缩立柱或加机械 加长段。薄煤层支架K2值为2.53.0；中厚煤层支 架k2值为1.41.6。 min max 2 z z H H k 五、覆盖率 支架覆盖率是顶梁接触顶板的面积与支架支护面积之 比值，即： 对不稳定顶板 8595% 中等稳定顶板 7585% 稳定顶板 6070% ，否则会引起冒顶。 %100 )( KBCL BL 第三节第三节 支架承载能力计算支架承载能力计算 n一、支撑式支架（受力如图3-4-2） n前梁为分离体

6、，由 得 取主梁和前梁为分离体， 由Fy=0得 取整个顶梁为分离体， 则x2为: q p x d Q 1 1 11212 QnpQppQ L qL qL q p x d np dp a bnp x dpbapbpxQ 1 2 2122 ) 2 ( )( 一架支架所承受的载荷Q为 L pnQ 0 0 M 二、掩护式支架 1、间接支撑的掩护式支架，受力如图3-4-3 顶板对支架的载荷，取顶梁和掩护梁为分离体，由 得： 支撑效率为 将Q代入上式即得 间接支撑的掩护式 支架支撑效率。 l CW tgpp l l ftg Q sincos)1 ( 1 1 1 p Q 0 0 M 2、直接支撑的掩护式支架

7、，受力如图3-4-4 载荷作用位置x： 支撑效率： 把Q代入上式可得效率 )sincos( 1 1 W l c T l h tgPP ftg Q )cos( 1 1 ThPl Q x p Q 三、支撑掩护式支架 1、直接支撑的支撑掩护式支架，受力如图3-4-5 时当PPPlPlP Q x W l c tgPPPP ftg Q 2 1 ),coscos( 1 )sinsin(coscos 1 1 21222111 22112211 p Q 2、混合支撑的支撑掩护式支架，受力如图3-4-6 时当PPP lP Q x W l c tgPPP l l P ftg Q 2 1 cos 1 )sinsin

8、(cos)1 (cos 1 1 21 111 221122 2 11 混合支撑的支撑掩护式 支架比直接支撑的掩护 式支架承载能力高约20% 2 )sin(sin cos)1 (cos )1 ( 2 1 21 2 2 1 W lP c tg l l ftg 第四节第四节 支护强度和接触比压验算（自学）支护强度和接触比压验算（自学） 第五节第五节 支架的结构选择支架的结构选择 一、顶梁结构类型和侧护板 n类型：刚性顶梁、铰接式顶梁、伸缩铰接顶梁 n刚性顶梁（图3-4-9a）这种顶梁结构简单，重量较轻， 造价低，但对顶板不平性的适应能力差，接顶不够理想。 刚性顶梁多用于顶板比较平整，或轻型支架和薄煤

9、层支 架上。 n铰接顶梁（图3-4-9b）前梁在前梁千斤顶作用下可绕销 轴向上和向下个摆动大约20左右。这种顶梁的接顶性 能好，也加大了靠近煤壁顶板的支撑能力。 n伸缩铰接顶梁（图3-4-9c）它是在铰接顶梁的前梁上 又套上（或插入）一个可伸缩的梁，其行程为采煤机 的截深d。这种顶梁除具有铰接顶梁的优点外，还可 超前支护。 n侧护板：使支架互相靠紧，防止矸石漏入工作空间， 同时还为被移支架导向和调架，并可防止支架倾倒。 n常用侧护板结构形式如图3-4-10所示。 二、底座结构类型 有整体底座和分离底座 1、整体底座 支承立柱的两半个底座在底面、后面等处 被焊接在一起，形成一个整体的刚性结构（如

10、图3-2- 3QY250-13/32型支架的底座）。其优点是刚性大，与 底板的接触面积大，对底板的比压小，增强了支架的整 体性。其缺点是掉入推移机构槽子里的浮煤碎石矸不易 清理，影响推移机构的伸缩，另外，当底座陷入底板时 不能自拔。 2、分离底座 底座的两半个座箱仅在前部的上面通过一 根横梁铰接在一起（如BY200-06/15型支架的底座）。 其优点是对底板起伏的适应性强，改善了底座、连杆的 受力状况，便于排矸，当底座陷入底板后，可一柱支撑， 另一立柱提起而将一半底座从底板中拉出。其缺点是支 架的整体性差。 三、立柱结构类型 单伸缩立柱、单伸缩机械加长段立柱和双伸缩立柱。 1、单伸缩立柱（图3

11、-4-11a）只有一级行程，伸缩比一般 在1.6左右。 2、单伸缩加机械加长段立柱（图3-4-11b）总行程为液压 行程 与机械行程 之和。 3、双伸缩立柱（图3-4-11c）两级行程都由液压力操纵， 总行程为 ，可在较大范围内适应煤层厚度的变化， 而且在井下随时调节，其伸缩比可达3。 1 l 2 l 21 ll 四、护帮装置 根据煤层软硬程度，采高超过2.52.8m时，应选用带 护帮装置的支架，以免煤壁垮落伤人和损坏设备。 护帮装置如图3-4-12所示。其工作过程是，采煤机割过后 护帮板伸出贴住煤壁；采煤机割到时，收回护帮板，采 煤机在护帮装置下面通过。图3-4-12a、b只能护帮，而 图c

12、的挑梁在千斤顶作用下，不但可以护帮，而且还可 以超前支护因片帮而暴露出的顶板，作为伸缩梁使用， 但同时只能起一种作用。 五、液压支架的控制系统 1、手动控制 有本架控制、单向邻架控制和双向 邻架控制三种。本架控制，操作者在本架上操作本架， 这种系统管路少，应用较多。单向邻架控制，操作者在 上一架上操作相邻的下一架支架的各个动作，其优点是 安全，操作速度快，缺点是管路较多。双向邻架控制是 操作者站在某架上可以操纵相邻的上架和下架的各个动 作，双向邻架控制虽然管路多、复杂，但采用多芯软管 后，管路显得并不杂乱，但采用这种系统的支架成本高。 2、自动控制 自动控制是给出信号后，使每台支架 或每一组支架（一般为15架）或全工作面支架自动依次 动作。支架采用自动控制系统后能更好地与采煤机配合， 减少支架滞后问题；以压力为信号的控制系统可保证额 定的出撑力，改善顶板管理。这种系统复杂，制造和维 护费用高。 第六节 机架工作面设备配套 一、生产能力配