煤矿液压支架工作阻力计算-zuoluo007原创

1、基础知识：对液压支架设计使用起决定作用的力学参数是初撑力和工作阻力。支架的合理支护强度应包括支架合理工作阻力、合理初撑力以及两者的比值，对于坚硬和稳定顶板尚需考虑工作面每延米阻力，此值反映支撑力矩的大小。决定支架合理工作阻力的方法主要有：载载荷荷估估算算法法、实实测测统统计计法法及及理理论论分分析析法法等。实际运用中使用前两者较多：一一、载载荷荷估估算算法法：（一一）支支架架支支护护强强度度1、此公式的特点是已经考虑了周期来压的影响。按周期来压是平常的2倍考虑。2、 由式可以看出：支架工作阻力与采高成正比，采高愈大，支架所需工作阻力愈大，若按综放开采采厚计算，则支架工作阻力非常大，但实际测定表

2、明，有的综放工作面支架载荷不高于分层开采时支架受力。因此放顶煤开采时不能用全煤厚来计算P，且r值应考虑煤层和岩层的平均值。3、载荷估算法是由中厚煤层一次采全高发展而来的，对放顶煤开采，支架工作阻力的计算不是很适用。P（48）9.81hr单位数值P工作面合理的支护强度kPa283h采高，对放顶煤，指采煤高度m2r-顶板岩层平均容重t/m32.4（二二）支支架架支支护护强强度度P200+8L0单位数值P工作面合理的支护强度kPa320L0老顶初次来压步距m15（三三）支支架架支支护护强强度度单位数值 P支架所需支护强度kPa401 H采高m2.2 r 顶板岩石容重t/m32.6 K顶板岩石破碎膨胀

3、系数，1.251.51.3 a工作面倾角度14 附加阻力系数1.6 q顶板周期来压动载系数1.3 g重力加速度9.81二二、实实测测统统计计法法（一一）综综采采工工作作面面的的支支护护强强度度（原原煤煤炭炭部部发发布布）1、级老顶PH=72.3hm+4.5Lp+78.9Bc-10.24N-62.1单位数值PH支架额定支护强度kPa441g .cos) 1(.Pbag-KqHhm工作面煤层采高m2.2Lp老顶周期来压步距m12Bc控顶宽度m3.8N直接顶厚度与采高之比12、级老顶RH=（241lnLf+52.6hm-15.5N-455）BcCk单位数值RH延米支护阻力kN/m2169Lf老顶初压

4、步距m35hm工作面煤层采高m2.2N直接顶厚度与采高之比1Bc控顶宽度m3.6Ck备用系数，a级老顶Ck=1.21.3，b级老顶Ck=1.41.6m1.2以以上上两两公公式式计计算算结结果果经经调调整整后后列列入入表表5-105-10由由支支护护强强度度计计算算支支架架工工作作阻阻力力Q=PHBcSc/Ks单位数值Q支架额定工作阻力kN/架2308PH支架额定支护强度kPa413Bc控顶宽度m3.8Sc支架中心距m1.25Ks液压支架支撑效率，支撑式支架0.90.95，支掩式支架0.650.75，支顶式掩护支架0.800.90，支撑掩护式支架0.800.95m0.85（二二）、综综放放支支架

5、架工工作作阻阻力力经经验验公公式式计计算算公公式式（一一）该公式是国内30个综放工作面数据回归分析的结果。需要说明的是，由于30个样本大部分是中硬煤层综放面，因此公式更适合中硬及以下综放工作面。对于煤层属中硬条件的大采高综放工作面，该公式依然可以采用。Q=k（1939+2.1H深+471f+155/md）单位数值Q支架额定工作阻力kN4503k安全系数，1.21.351.35H深采深m200f煤层普氏硬度系数，软媒f1，中硬煤f=13，硬煤f32md顶煤厚度m4.5计计算算公公式式（二二）P=9.768kM0.21r单位数值P支架额定支护强度kPa378k安全系数，1.21.351.2M煤层全

6、厚m4.1r顶板岩层体积力kN/m324表5-1是以直接顶的初次垮落步距作为直接顶分类指标。三三、其其他他方方法法（常常见见于于回回采采工工作作面面作作业业规规程程）在直接顶初次垮落、老顶初次来压及周期来压期间支架所受压力比正常回采时期大。因此支护强度设计从这三个时期分别计算并取最大值。（一一）、直直接接顶顶初初次次垮垮落落期期间间直接顶初次跨落期间要把直接顶安全地切在采空区，在此期间支架至少应承担起直接顶初次垮落步距一半的重量。P1=9.8MALArA/2L小单位数值P1支架支护强度kPa170.6MA直接顶厚度m6.5LA直接顶初次垮落步距m6rA直接顶平均容重t/m32.5L小最小控顶距

7、m2.8（二二）、老老顶顶初初次次来来压压期期间间要求支架在不被压死的情况下，能承担起老顶重量的1/4及全部直接顶的作用力。P2=9.8MBLBrB/4ktL小 +A单位数值P2支架支护强度kPa297.7MB老顶厚度m9.2LB老顶初次垮落步距m15rB老顶平均容重t/m32.5Kt岩重分配系数，即直接顶厚度与采高之比3.25采高=2L小最小控顶距m2.8A直接顶作用力 A=9.8MzrzL大/L小kPa204.8 Mz直接顶垮落厚度，一般情况下同直接顶厚度m6.5 rz直接顶平均容重t/m32.5 L大最大控顶距m3.6 L小最小控顶距m2.8（三三）、老老顶顶周周期期来来压压期期间间在此

8、期间，要求支架承担起直接顶，并能承担部分老顶的作用力，以减缓老顶的来压速度（能承担起老顶重量的1/4及全部直接顶的作用力）。P3=9.8MBLCrB/4ktL小 +A单位数值P3支架支护强度kPa220.9MB老顶厚度m9.2LC老顶周期垮落步距m10rB老顶平均容重t/m32.5Kt岩重分配系数，同上3.25L小最小控顶距m2.8A直接顶作用力，同上kPa204.8基础知识：对液压支架设计使用起决定作用的力学参数是初撑力和工作阻力。支架的合理支护强度应包括支架合理工作阻力、合理初撑力以及两者的比值，对于坚硬和稳定顶板尚需考虑工作面每延米阻力，此值反映支撑力矩的大小。决定支架合理工作阻力的方法

9、主要有：载载荷荷估估算算法法、实实测测统统计计法法及及理理论论分分析析法法等。实际运用中使用前两者较多：1、此公式的特点是已经考虑了周期来压的影响。按周期来压是平常的2倍考虑。2、 由式可以看出：支架工作阻力与采高成正比，采高愈大，支架所需工作阻力愈大，若按综放开采采厚计算，则支架工作阻力非常大，但实际测定表明，有的综放工作面支架载荷不高于分层开采时支架受力。因此放顶煤开采时不能用全煤厚来计算P，且r值应考虑煤层和岩层的平均值。3、载荷估算法是由中厚煤层一次采全高发展而来的，对放顶煤开采，支架工作阻力的计算不是很适用。该公式是国内30个综放工作面数据回归分析的结果。需要说明的是，由于30个样本

10、大部分是中硬煤层综放面，因此公式更适合中硬及以下综放工作面。对于煤层属中硬条件的大采高综放工作面，该公式依然可以采用。表5-1是以直接顶的初次垮落步距作为直接顶分类指标。直接顶初次跨落期间要把直接顶安全地切在采空区，在此期间支架至少应承担起直接顶初次垮落步距一半的重量。要求支架在不被压死的情况下，能承担起老顶重量的1/4及全部直接顶的作用力。在此期间，要求支架承担起直接顶，并能承担部分老顶的作用力，以减缓老顶的来压速度（能承担起老顶重量的1/4及全部直接顶的作用力）。1 1、工工作作面面支支护护强强度度Pt（68）9.81hr单位数值工作面长度Pt工作面合理的支护强度kN/m237770h采高m2单体柱500r-顶板岩层平均容重t/m32.4型梁2002 2、单单根根支支柱柱实实际际工工作作阻阻力力单位数值Rt=KgKzKbKhKaRRt支柱实际工作阻力kN254Kg工作系数0.99Kz增阻系数0.95Kb支护不均衡系数0.9Kh采高系数1Ka倾角系数1R单体柱额定工作阻力kN3003 3、工工作作面面支支护护密密度度单位数值n=Pt/Rt根/m21.54 4、柱柱距距的的确确定定L柱N/nL单位数值L柱柱距m1N最大控顶范围内支柱数量根5n支护密度根/m21.5L最大控顶距m3.4滑滑移移顶顶梁梁支支架架支支护护阻阻力力（四四根根柱柱