毕业设计定稿1

1、摘 要液压支架是采矿设备的重要组成部分，主要是有效的支撑和控制顶板，防止矸石窜入工作面和推移输送机，它与采煤机和输送机配套使用，实现落煤，运输支撑顶板综合机械化，有效的减轻了工作面的劳动强度，提高了劳动生产率，并且大幅减小了矿上事故的发生率。本次毕业设计以“薄煤掩护式液压支架”作为设计课题，将先进的设计理念、先进的设计技术、先进的采煤工艺与冀中能源峰峰集团小屯矿的实际地质条件相结合应用于传统产品的设计中。本设计说明书共分六章，通过对液压支架的使用现状、方案比较、参数设计及其使用、维修的设计，让我们学到的各科知识在实践中得以应用，为我们今后的设计得到锻炼。关键词：液压支架 薄煤液压支架 矿山机械

2、设备 目 录摘要-1第1章 概述-11.1我国煤碳的开采和液压支架的发展-31.2 国外液压支架的发展趋势-41.3 小屯矿矿井概况-7第2章 液压支架的方案制定-92.1液压支架的设计依据-92.2 总体方案的分析-12第3章 液压支架参数的确定-15 3.1 液压支架已知数据-153.2 液压支架整体参数的确定-163.3 液压支架部件基本参数的确定-17第4章 液压支架受力分析与较核-184.1 液压支架顶梁受力分析与较核-184.2 液压支架底座的受力分析与较核-234.3千斤顶销轴的较核-26第5章 液压支架的使用和维护-275.1液压支架的操作-275.2 液压支架使用注意事项-2

3、85.3 液压支架的维护、保养及故障处理-305.4 常见故障及处理方法-32第6章 结 论-35第一章 概 述1.1我国煤碳的开采和液压支架的发展我国煤炭资源十分丰富，1985年全国累计探明煤炭总储量为7822亿t，其中厚煤层的储量占首位，接近总储量的一半，根据1988年我国统配煤矿统计，原煤产量按薄、中厚及厚煤层的比重分别为10.4%、43.97%及45.63%；若以可采储量统计，则分别为17.36%、37.84%、44.80%。我国厚煤层赋存遍及全国，其中以东北及西北地区尤为丰富，15个省46个矿务局赋存有5m以上的特厚煤层，储量超过100亿t，但地质条件比较复杂。因此这类煤层的开采一般

4、是困难的，而放顶煤开采实验的成功为其提供有效的技术途径。我国对煤层厚度的分类标准是按1.3m及3.5m为界，分为薄煤层、中厚煤层及厚煤层；按煤层倾角以及为界，分为缓倾斜、倾斜及急倾斜三类，煤层在3.5至5m范围内的厚煤层一次采全高综采；大于5m的特厚煤层分层铺网综采；大于的急倾斜特厚煤层综采和厚煤层大于5m的缓倾斜煤层放顶煤综采。放顶煤开采是井工开采的一种煤炭回采方法，它是在开采过程中沿缓倾斜特厚煤层的底构成在急倾斜特厚煤层某一阶段高度的底部布置一个采煤各种面进行开采，各种面煤壁采煤机采落的煤装入前部输送机，而上部煤体则在矿山压力作用下在各种面后方垮落并通过支架放煤放入到各种面内后部输送机上。

5、这种采煤技术就叫作放顶煤开采。如果采用综采液压支架进行放顶煤开采，则称综放。放顶煤开采，特别是综采放顶煤的开采是一项综合性的采煤新技术。放顶煤综合机械化开采的实质是：在开采煤层的低部位布置综采工作面，除了正常的三机（采煤机，刮板输送机，液压支架）采煤外，还利用矿山压力或辅以人工松动的方法使工作面上方的顶煤破碎，并随工作面的推进而在前方或后方回收。放顶煤综采技术的推广使用，拓宽了综采机械化开采厚煤层的使用范围，简化了矿井的采掘系统和生产组织，在提高劳动生产等方面取得了比较显著的技术经济效果。当然，放顶煤综采也存在着一些急待解决的问题。主要是煤尘大，比分层开采高出1-3倍，甚至更高；回采率偏低，一

6、般在80%左右；自然发火问题未得到很好的解决；对高瓦斯矿井，瓦斯涌出量大，有局部聚集的危险；液压支架的系列化和功能的完善，特别是过度支架和端头支架的配套性，适应性，可靠性需进一步完善；顶煤冒落对掩护梁的冲击载荷的理论计算和实际显现也需进一步的观察与研究等。这一切需要科研，制造，生产各部门的通力合作，不断创新总结经验，以便把我国特厚煤层放顶煤开采技术和放顶煤液压支架提高到世界最高水平。放顶煤液压支架是综采设备的重要组成部分，主要是有效的支撑和控制顶板，防止矸石窜入工作面和推移输送机，它与采煤机和输送机配套使用，实现落煤，运输支撑顶板综合机械化，有效的减轻了工作面的劳动强度，提高了劳动生产率。放顶

7、煤开采成功与否，主要取决于煤层地质条件，技术设备，特别是放顶煤支架及放顶煤工艺和参数的选择等。为使综采放顶煤工作面支架各种状态良好，保持放顶煤相对稳定，放顶煤具有良好的基础，从支架和围岩相互作用关系来看，必须按照综采放顶煤各种面矿区特点选择与其相适应的放顶煤支架。在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工人的安全和各项作业正常进行，必须对顶板进行支护。而液压支架是以高压液体作为动力，由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的设备，它能实现支撑，切顶，移架和推移输送机等一整套工序。实践表明液压支架具有支护性能好，强度高，移架速度快，安全可靠等优点。液压支架与可弯曲

8、输送机和采煤机组成综合机械化采煤设备，它的应用对增加采煤工作面产量，提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的体力劳动和保证安全生产是不可缺少的有效措施。因此，液压支架是技术先进，经济上合理，安全可靠，是实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备。1.2 国外液压支架的发展趋势放顶煤开采方法很久以前就用于特厚煤层开采，早在100多年前，法国、西班牙、和南斯拉夫等国已经用放顶煤开采。在当时，只是作为复杂地质条件下的一种特殊采煤方法。目前，法国仍然部分采用房柱式和仓储式采煤方法。上世纪的40年代和50年代初，法国、南斯拉夫等国开始应用长壁和短壁工作面放顶煤开采，工作面支护使用单体金属支柱和金属顶梁，采

9、用刮板输送机运送煤炭，工作面为爆破落煤。最初，为了更好地控制工作面顶板，留有顶煤护顶，回采时回收部分顶煤，以减少煤炭损失，在取得成功和积累经验的基础上，发展成为回采特厚煤层的一种主要开采方法。同时指出，特别适用于不规则特厚煤层的开采。这种采用金属摩擦支柱及金属顶梁支护的炮采放顶煤开采法如图1-2-1所示，当煤层厚度大于9米时，一般采用两个长壁分层开采工作面，一个在上部先采顶分层，让顶煤跨落破碎，然后由下分层工作面回收顶煤。其开采方法如图1-2-2。当煤层为6-9米时，只采用一个回采工作面沿煤层底部开采，同时在架后回收顶煤，其主要工艺过程为：先推进工作面，而后进行支柱和前移顶梁，最后让顶煤充分跨

10、落并在架后进行回收。其工艺过程如图1-2-3所示：随着采煤机械化程度的提高，放顶煤开采工作面的机械化也不断取得进步。在工作面煤炭运输方面，起初只用一台输送机出煤，回收的顶煤通过人工装入输送机运走，放煤与采煤工作不能同时进行，产量低，为了提高产量，减少工人劳动强度和提高效率，放顶煤工作面发展为用两台输送机出煤，分别运送工作面采落的煤炭及放落的顶煤，采煤与放煤可以平行作业，工作面产量有了提高。如图1-2-4所示：尽管在用单体液压支柱支护的放顶煤工作面采用了前、后两部输送机运送煤炭，但工作面的支护工作量大，劳动强度大且不安全，采煤以炮采、风镐为主。整个工作面的机械化程度低，工作面的生产规模小，产量低

11、。将综合机械化开采运用到放顶煤开采的工作面后，放顶煤开采技术进入了新的发展阶段。由于工作面由液压支架实行可靠、快速的支护，采用采煤机和刨煤机采煤，放顶煤工作在安全、可靠的支架下进行，从而使工作面产量有明显的提高。前苏联1957年就研制出KTy型掩护式放顶煤液压支架，并在库兹巴斯煤田的托姆乌辛斯克矿使用，开采该矿的2号和4-5号煤层。煤厚为9-12米，煤层倾角。此放顶煤工作面为预先开采顶层煤，铺设人工假顶，然后再采底煤。采用具有输送机的KTy纯掩护式放顶煤支架回收顶煤。其开采过程如图1-2-5所示：法国1963年研制用于放顶煤综采的支撑掩护式放顶煤液压支架，并且于1964年在布朗齐矿区实验成功。

12、这种支架配有两台刮板输送机。如果煤厚较大，可实施分两层放顶煤综采。也可以采上层时只用单输送机采煤，由沿底板的下层放顶煤工作面回收顶煤，此时支架采用双输送机，后输送机专运放落的顶煤，如图1-2-6所示。这种支架在长壁工作面开采时，最大倾角可达30度，煤厚为6-8米，工作面长50-80米，日进尺1-1.5米，日产原煤1000-1200吨。放顶煤综采工作面一般均用采煤机斜切进刀。法国的此类工作面已使用正面切割式采煤机，采高2.0-2.5米，可避免预开缺口。如图1-2-7所示。其他国家一般用单滚筒或双滚筒采煤机。自70年代开始，法国、前西德、英国等国陆续研制成功了开天窗的支撑掩护式或带伸缩掩护板的支撑

13、式放顶煤液压支架。这两类支架都配有双输送机运煤，靠单滚筒或双滚筒采煤机采煤，然后由掩护梁上的窗口放出顶煤。这两类支架的主要区别在于：前者将运送顶煤的输送机放在支架底座上，后者则将输送机置于煤层底板上，分别适应于不同的煤层条件，特别是底板情况。80年代初，匈牙利研制成功单输送机前开天窗式放顶煤掩护支架，机采煤炭与放落顶煤均用此单输送机运输，在实际使用中，取得了良好的效果。由于在放顶煤工作面实现了综合机械化开采。工作面产量、进尺、工效成倍增加，炸药等材料消耗大为减少，适用的煤层范围也不断扩大，因此在继法国、前苏联之后，南斯拉夫、波兰、捷克、罗马尼亚、西班牙、印度、土耳其、中国等也陆续采用放顶煤综合

14、机械化开采。1.3 小屯矿矿井概况小屯矿位于峰峰矿区的东北部，是峰峰集团公司的一座中型矿井，行政区划属于峰峰矿区。该矿井田范围内有多条公路穿过，并且建有运煤铁路专线与京广线相连，交通比较便利。矿井地理坐标为：东经1141610，北纬363132，海拔标高+176m。井口坐标X：43598；Y24155；Z176.3m。小屯井田西到西南部边界F3断层以及薛村矿东风井煤柱线,并与薛村矿井田毗邻;东到南部为F11断层处,与羊渠河井田佐城扩大区及羊东井田相邻;南部边界为F3,F11两大断层相交处,与牛儿庄矿井田相邻;北到东北部一大煤-300为等高线及1328钻孔及50钻孔连线及薛村矿东风井保护煤柱线垂

15、直下切至各煤层边界.井田面积4.3平方公里。小屯矿于1958年建成投产，原设计能力21万吨/年，1987年改扩建至60万吨/年。井田内共有可采煤层六层，从上到下依次为2#大煤、4#野青、6#山青、7#小青、8#大青、9#下架煤。（附煤层柱状图）矿井为斜井分水平式开拓，由于受奥灰水的影响只能开采2#大煤、4#野青煤和局部的6#山青煤，开采方法多为倾斜长壁式放顶煤采煤法，个别地区为走向长壁式采煤法。小屯矿生产水平为+80m、-50m、-190 m、-300 m五个水平。小屯矿位于峰峰集团公司东北部九公里处。铁路线向南4.7公里到羊渠河矿转东南经新坡车站向东12公里到京广线马头车站。公路线由本矿向西

16、6公里至牛儿庄矿向西南、北接邯峰公路；另外有公路从香山向南4公里接马峰公路，另一条公路从香山向北4公里接邯峰战备路和峰武公路。交通运输较为便利。（附交通位置图）春季和夏季之交，气温回升至120到200，会出现少雨、干旱、多风，风力大多都在3到5级；夏季气温较高，可在300到420之间，7月至8月下旬为多雨季节，为防汛主要季节，多南风和西南风；8月下旬到9月秋高气爽为歇雨季节；10月下旬进入冬季,较干旱多北风;12月中旬进入寒冷季节，气温至-6到-80,会出现大雪到小雪天气。工业广场地面标高+174，地势平坦，井口标高+176，历史最高洪水位+171，且工业广场内施工有排水沟，不存在内涝问题。地

17、表水不可能溃入井筒。本矿井以石炭系太原组、本溪组和二迭系山西组为主要含煤地层，共含煤14层,可采为6层.小屯井田以断裂形成的地垒穹隆为主要构造形式。地层产状由穹隆核部向四周倾斜。倾角在00到180，在局部地区构造复杂破碎地区，其倾角有增至200到300者。断层均属正断层。其走向大都为NNE方向，倾向不一。多呈平行排列或相互交叉。此情况严重破坏了煤田的完整性。14454野青煤矿压资料：（表二）项 目单 位最大值最小值平均值设计值支护强度MPa0.440.130.290.35支柱合理支护密度根/m21.271.171.271.27支柱实际工作阻力KN29490192225顶底板移近量mm11050

18、90110直接顶垮落步距m2221212老顶初次来压步距m2323老顶周期来压强度MPa0.3050.260.280.28采放工序合理错距m1515顺槽超前支护范围m201517.520围岩力学强度顶板MPa4848底板MPa4646煤层力学强度MPa4.54.5采区内煤层赋存条件设计区内可采煤层为大煤、野青两层。大煤的平均厚度为4.9 m，野青煤的厚度为1.2 m。大煤和野青煤的层间距平均为60 m。4#煤和2#煤均为贫煤。本区域为高瓦斯地区，瓦斯绝对涌出量预计为3.5m3min，最大为4.5 m3min。煤尘不具有爆炸性，煤层属三类不易自燃煤层。回采时只要将顶煤回收干净，工作面结束后及时封

19、闭采空区，基本上不会发生煤炭自燃现象。煤层特征表：（表三）煤层煤厚M倾角0走向长度M倾向长度M硬度牌号大煤4.912780-830690-9002PM野青1.212780-830690-9002-3PM 水的影响采区南翼主要充水水源为大煤老顶和石盒子组砂岩水，最大涌水量为0.6m3/min,且有大巷保护煤柱隔离，故对设计区基本无影响。工业储量Zg野青=水平面积Sec（煤层倾角）平均煤厚（真厚度）煤层容重Zg=Z639975Sec 121.21.4 =109.9万吨采煤方式1、采煤方法的选择 根据该工作面的巷道布置采用倾斜长壁综合机械化采煤法，沿倾向仰斜开采。2、采高一次采全高，摸顶见底回采。3

20、、落煤方法：使用MG200/456-WD型电牵引采煤机落煤，局部受地质构造影响采用炮采落煤。斜切式进刀，自开缺口。4、 装煤方式： (1)、机组自行装煤，配合人工清理浮煤。 (2)、炮采时采用人工撩煤。5、运煤方式：使用SGZ730/264型可弯曲刮板输送机配合SGW-150（80）型刮板输送机和SD-80型胶带输送机连续运煤。6、支护方式：采用液压支架支护。第二章 液压支架的方案制定2.1液压支架的设计依据由于不同采煤工作面的顶底板条件，煤层厚度，煤层倾角，地质构造，煤层的物理机械性能，及瓦斯含量，设备成本，配套设备及年产量等的不同，对液压支架的要求也不同，为了有效地支护和控制顶板，必须设计

21、出与之合适的液压支架，以保证投资合理的，安全的，高产量的生产原煤。同时为了满足采煤工艺及地质条件的要求，液压支架要有足够的初撑力和工作阻力，以便有效的控制顶板，保证合理的下沉量。液压支架的设计依据主要考虑以下几个方面的因素：1 顶板顶板包括伪顶，直接顶和老顶。伪顶通常为泥质和灰质页岩，它紧贴煤层之上，厚度为0.5米以下，是极易冒落的松散岩层，随采随落。直接顶是位于伪顶之上的一层或几层岩层，一般为页岩或砂质页岩，具有一定的稳定性，常在回柱或移架时冒落，对架型的选择起决定性作用。老顶在直接顶上，它的来压强度影响直接顶的稳定性，对支护的载荷和可缩量都有直接的影响。一般来说，顶板愈不稳定，应选择支撑合

22、力愈靠近煤壁，顶梁愈短，顶梁前端支撑力较高的支架形式，例如：支撑式和支撑掩护式支架，一般采用及时支护方式。相反，顶板愈稳定，一般老顶来压愈明显，则应选梁后端支撑力较高的类型。例如：支掩式或支撑式支架。必要时，可采用滞后支护式和比较简单的架间密封。直接顶的稳定性参数指标见表11表11直接顶分类类别指标不稳定伪顶中等稳定伪顶稳定伪顶坚硬顶板主要指标强度指标3031-7071-120120无直接顶；厚度在2-5米以上600-800公斤力/厘米节理裂隙间距和分层厚度大于1米的整体岩层参考指标直接顶初次跨落步距L（m）89-1819-2525老顶来压强弱取决于冒落带充满采空区的程度，即（直接顶厚度与采高

23、的比值）和老顶初次来压步距L2的大小。根据N和L2的值，将老顶分为四个等级（表12）表12老顶分类级别周期来压不明显明显强烈极强烈指标N3-50.3N3-5L2=25-50米0.3N3-5 L250米N0.3 L=25-50米N0.3L250米顶板的性质是影响架型选择的最主要条件。根据我国使用液压支架的实践经验，总结出适应不同类、级顶板条件的液压支架架型选择的规律见表13表13支架架型与顶板的关系老顶级别直接顶类别12312312344支架类型掩护式掩护式支撑式掩护式掩护式支掩式支掩式支掩式支掩式支撑式支掩式支撑式支掩式支撑式采高2.5米支掩式采高2.5米支架支护强度KN/M2采高m13001

24、.33001.63002.0300应结合深孔爆破软化顶板等措施处理采空区2350（250）1.3350（250）1.63502.03503450（350）1.3450（350）1.64502.04504550（450）1.3550（450）1.65502.05502. 底板 煤层下的岩层称为底板。底板的强度和平整性对移架的顺利与否很关键，涉及到支架底座的结构形式，底座作用于底板的合力的位置和推移千斤顶的设置形式等。根据我国“缓倾斜煤层工作面底板分类方案“，一般对于，类底板支架形式无限制，也不需要验算底板比压，对于类底板，支架架型一般也不受限制，但需验算底板比压；对于，类底板，在已测定底板极限比

25、压条件下，验算底板尖端比压，如果尖端比压大于容许比压，则需更改支架的结构参数或另选支架。3. 煤层厚度 煤层厚度主要对于支架的稳定性，行人，作业安全空间，调高范围以及煤帮的稳定性等方面有重要影响，厚度2-2.5米时，一般不宜选稳定性较差的掩护式支架，对于煤层厚度大于3.5米的煤层，考虑到支架的稳定性，应优先采用控顶距离相对较小的掩护式支架。4. 倾角煤层倾角对于支架的侧向稳定性，下滑以及歪斜等有重要的影响。近水平煤层（12-15）一般在支架上下不设置防倒防滑装置。5. 年产量 年产量与采煤机，刮板输送机的能力有关，因此支架的几何参数也要与之配套。6. 配套设备 应当考虑所选的支架架型与之配套使

26、用的采煤机和刮板输送机问题。只有配套合理才能保证矿井安全稳定的正常生产，有效的发挥综采设备的能力。因此必须结合各类支架的性能和特点综合考虑，选用合理的支架架型。各类支架的综合性能特点比较见表14表14各类支架的综合性能比较支架类型技术性能支撑式掩护式支撑掩护式垛式节式二柱四柱成本低低较高高高防护性差差好好好调高范围小小大较大较大底座比压小大大较小较小稳定性较差较差较好好好适用煤层厚度薄及中厚薄及中厚中厚薄 中 厚薄 中 厚直接顶板条件坚硬稳定不稳定中等稳定中等稳定或稳定老顶来压强度十分强烈强烈不明显明显明显或较强烈2.2 总体方案的分析 原始条件1 顶压：200吨2 煤层厚度：1.21.8米3

27、 煤层倾角：8度4 顶板性能：中等稳定 平整5 底板性能：中硬6 瓦斯含量：不大支架的分类及选型 根据支架对顶板的支护方式，可分为单体液压支柱和液压支架，其中液压支架又有支撑式，掩护式，支撑掩护式三大类。1、单体液压支柱单体液压支柱是靠液压力工作的，其工作特性是恒阻。按供液方式不同，单体液压支柱有内柱式和外柱式两种。单体支柱的支撑和移动是靠人工操作，因此，单体支护设备工作面劳动强度大，安全性差，工作面效率也较低。2、液压支架支撑式支架 支撑式支架是出现最早的液压支架。它是在一个底座上竖置几根立柱支撑顶梁，并通过顶梁支撑顶板的结构基础上发展起来的。 支撑式支架主要由顶梁、底座、立柱、推移、及挡矸

28、装置等组成。 支撑式支架的结构特点是：呈框型结构顶梁较长，一般带有前探梁，其长度多在4米左右；立柱多，一般为4-6根，且垂直顶梁支撑；支架后部有简单的挡矸装置，一般设有立柱复位装置，以承受指向煤壁方向的不大的水平推力。 支撑式支架的支护性能特点是：支撑力大，支撑作用点靠近支架后部，切顶能力强；对顶板重复支撑的次数多，容易把本来完整的顶板压碎；由于顶梁和底座仅通过立柱联在一起，抵抗水平载荷的能力较差，不能带压移架；支架间不接触，不密封，矸石容易窜入工作空间。此外，这种支架的作业空间和通风断面较大。 由上可知，支撑式支架适用于直接顶稳定以上、基本顶有明显或强烈周期来压且水平力小的顶板条件。如果直接

29、顶稳定性差，则极易出现切顶线前移、架件漏矸、前梁下倾、顶梁后端上翘，严重时会将立柱压弯，支架不能推移。掩护式支架 掩护式支架是依靠掩护梁对冒落矸石的掩护作用为主和顶梁对顶板的支撑作用为辅来控制顶板和维护回采空间的。由于其对破碎顶板条件下的中厚和厚煤层中取得了良好的使用效果，所以近几年来在国内外得到了迅速发展和广泛应用。 掩护式支架的结构特点：顶梁短；立柱少（1-2）根且单排斜立布置；掩护梁宽大；架间用侧护板密封。掩护式支架的支护性能特点是：支撑力小，切顶性能差；但因支撑力主要集中在机道上方的顶板上，故支护强度较大，且均匀；对顶板重复支撑次数少；密封掩护性好；能承受较大的水平力，且允许带压移架。

30、由于立柱倾斜布置，且顶梁又较短，所以工作空间和通风断面较小。上述特点决定了掩护式支架适用于顶板压力来自机道上方的不稳定或中等稳定的松散破碎顶板条件。支撑掩护式支架支撑掩护式支架是综合前两种支架的特点的基础上发展起来的以支撑为主兼顾掩护作用，从而达到控制顶板和维护回采工作面工作空间的一种架型。此支架的结构特点是：立柱多（一般为4根），分前后两排垂直，倾斜或交叉三种方式布置；顶梁长，其后端铰接着坚固而又宽大的掩护梁；架间用侧护板密封。其支护性能特点是：支撑力大，切顶性能强，掩护性能好，能承载较大的侧向力，稳定性好；工作空间大，利于行人和通风，由于其适应性强，国内外都在大力发展这种支架。支撑掩护式支

31、架使用于中等稳定顶板以上，采后容易冒落的煤层，当老顶为级，底板松软时采用该种支架比较合适。 总体方案的拟订1 根据液压支架的设计依据及原始条件，选择适合该地质条件的液压支架。（1） 顶压（200吨） 顶压是设计支架承载能力的依据；承载能力安全系数一般取1.2，则该支架应具有的承载能力为：2001.2=240（吨）即2400KN，可选择重型支架。（2） 煤层厚度 此煤层属较薄的煤层，4#野青煤和局部的6#山青煤一次采全高，摸顶见底回采。此开采方法具有以下优点：煤层掘进量小，掘进费用低，缓和了采护关系；减少了搬家倒面次数，节省了综采面设备搬迁，安装的工作量及费用；提高了煤炭的块炭率，增加了煤炭的售

32、价；减少了设备的运输费，特别是采煤机，相对减少了吨煤设备折旧费；有利于矿井的集中控制，实现减面，减人，提高工效的目标；提高劳动生产率，降低成本，比一般回采工效提高2-5倍，经济效益十分显著，吨煤成本一般降低8-20元/吨。（3） 煤层倾斜角 根据原始条件，因此煤层倾角15度，不需要设置防滑装置。（4）顶板性质 顶板性质为中等稳定顶板，老顶来压为级。根据采掘机械的表8-1及表9-1，选择掩护式支架。（5）底板 由原始条件知，该底板属中硬度级底板，对液压支架不作要求，允许的底板比压为16-32Mpa(6) 瓦斯含量由于瓦斯含量不大，不须考虑支架的通风断面要足够大，根据此项也可以选用掩护式液压支架。

33、根据以上参数选择掩护式液压支架。掩护式液压支架有以下优点：1. 对顶板的作用力均匀，移架时控顶距离较小，对顶板的重复支撑次数少，有利于保持顶板的完整性；2. 支柱倾斜布置，调高范围大，由于支柱不承受横向载荷，受力状态好，不易损坏；3. 挡矸装置完善，可使工作空间与顶板和老塘完全隔开，有效地防止漏矸、窜矸和涌矸；4. 掩护式液压支架为稳定的运动机构，移架引起的水平力，油四连杆机构承受，因此抗水平推力性能好，可以实现擦顶带压移架；5. 机械结构和液压系统均较简单，便于操作维护。 掩护式液压支架的缺点是：整架工作阻力小，切顶性能差，工作空间小，通风阻力大，不适于有强烈周期来压和瓦斯涌出量大的煤层。

34、综上所述，可以采用掩护式液压支架，由于地板中等硬度，平整，所以可以采用整体式底座，设计的支撑力应满足顶压的要求，采高应满足煤层厚度的要求。第三章 液压支架参数的确定3.1 液压支架已知数据架型：掩护式液压支架 底板比压：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：邻架操作 泵站压力：31.5 Mpa 立柱型式：双伸缩 立柱缸径： 230mm/180mm 立柱柱径：220/160 mm 立柱行程：795（415/380）mm 立柱工作阻力/初撑力1500KN/1305KN侧护千斤顶型式：单伸缩 侧护千斤顶缸径/活柱直径： 63m

35、m/45mm侧护千斤顶行程：170mm 侧护千斤顶推力/拉力： 98KN/48KN推移千斤顶型式：单伸缩 推移千斤顶缸径/活柱直径 ：140mm/85mm推移千斤顶行程：700mm 推移千斤顶推力/拉力：178/306 KN配套设备：乳化泵：/. 采煤机：MG200/456SGZ-764/264刮板输送机（前推溜千斤顶）3.2 液压支架整体参数的确定 液压支架高度的确定支架的最大结构高度和最小结构高度分别为：=1.9米 =0.9米 支架伸缩比的确定支架的伸缩比指最大结构高度和最小结构高度的比值=1.9/0.9=2.11 宽度和覆盖率取支架顶梁宽度B=1.300米支架覆盖率为顶梁面积与支护面积F

36、的百分比 即式中 支架顶梁长度 （米） 支架顶梁宽度”（米）梁端距（米） 相邻顶梁间的间隙（米） 顶梁长度的确定支架顶梁长度 米 支护强度支护强度是液压支架对顶板的支撑力R（KN）与支架对顶板的支护面积F（）之比 即 工作阻力和初撑力支架立柱总的工作阻力为支架载荷R（KN）与支护效率之比 （式中取）初撑力大小对支架的支护性能和成本都有很大的影响。较大的初撑力能使支架较快达到工作阻力，减慢顶板的早期下沉速度，增加顶板的稳定性，但对乳化液泵站和液压元件的耐压要求也将提高。一般取初撑力为0.6-0.8倍的工作阻力。移架力和推溜力移架力与支架结构、质量、煤层厚度、顶板性质等有关。一般薄煤层支架的移架力

37、为100-150kN；中厚煤层支架为150-300kN；厚煤层支架为200-400kN。底板比压3.3 液压支架部件基本参数的确定液压支架的主要部件有顶梁，立柱，底座，推移千斤顶，操纵阀和控制阀。其基本动作包括升柱，降柱，移架和推溜。顶梁是与顶板直接接触的构件，除满足一定的刚度和强度要求外，还要保证支护顶板的需要。立柱是支架的承载构件，它长期处于高压受力状态，它除应具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，还必须有足够的抗压，抗弯强度，良好的密封性能，结构要简单并能适应支架的工作要求。底座是将顶板压力传递到底板和稳固支架的部件。因此，底座除了满足一定的刚度和强度要求外，还要求对底板起伏不平的适应性

38、要强，对底板接触比压要小，要有足够的空间能安装立柱，液控装置，推移装置，要使人员操作行走，能起一定的挡矸和排矸作用，要有一定的重量，以保证支架的稳定性。千斤顶主要负责支架各个部件的前移和收缩。下面根据部件的要求确定其基本参数如下：泵站压力为 立柱千斤顶的确定立柱型式：双伸缩立柱行程：795mm确定缸径为D=230mm活柱直径d=220mm则 立柱初撑力和降柱力分别为 侧护板千斤顶的确定立柱型式：单伸缩 立柱行程：170mm初步确定侧护板千斤顶的推力/拉力为95KN/55KN则根据千斤顶标准确定缸径为D=63mm 活柱直径为d=40mm侧护板千斤顶的推力和拉力分别为： 推移千斤顶的确定立柱型式：

39、单伸缩 立柱行程：700mm初步确定推移千斤顶的推力/拉力为380KN/260KN则根据千斤顶标准确定缸径为D=125mm 活柱直径为d=70mm尾梁千斤顶的推力和拉力分别为：第四章 液压支架受力分析与较核4.1 液压支架顶梁受力分析与较核 顶梁中部集中载荷作用1200KN510000Nm1200KNN1N2F F=N1+N2=2400KN M=1200425=510000Nm因此立柱中部所受的弯矩最大，是危险截面，必须进行较核。11984321350截面如上图所示：惯性矩为查机械设计手册得材料16Mn的在截面的上、下边缘作用的最大拉应力和最大压应力分别为因此在顶梁中部受集中载荷作用时所设计合

40、格。 顶梁扭转作用（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所在的截面为危险截面，应对其进行较核。511984313502惯性矩为查机械设计手册得材料16Mn的在截面的上、下边缘作用的最大拉应力和最大压应力分别为扭矩220mm1220mm扭转切应力为弯扭组合的因此在顶梁两端受集中载荷作用时所设计合

41、格4.2 液压支架底座的受力分析与较核192645Nm374605Nm250mm800mm115mm115mm1550mmaadd973KN227KNAB 底座两端受集中力作用解得：所以查机械设计手册得材料16Mn的192645Nm374605Nm250mm800mm115mm115mm1550mmaadd973KN227KNAB立柱A所在的截面受到的弯矩最大，应对其进行较核。截面A的惯性矩为：在截面A的上、下边缘作用的最大拉应力和最大压应力分别为因此底座在受到两端集中载荷时合格底座扭转解得：所以查机械设计手册得材料16Mn的立柱A所在的截面受到的弯矩最大，应对其进行较核。截面如下图所示：21

42、02018416201截面A的惯性矩为：在截面A的上、下边缘作用的最大拉应力和最大压应力分别为：扭矩为截面A的扭转切应力为截面A的最大应力为所以底座在此情况下合格。4.3千斤顶销轴的较核调平千斤顶销轴在剪切面上的切应力为销轴与孔壁最大挤压应力为查机械设计手册得40GrNi的，所以所选的销轴合格。推移千斤顶销轴在剪切面上的切应力为销轴与孔壁最大挤压应力为查机械设计手册得40GrNi的，所以所选的销轴合格。第五章 液压支架的使用和维护5.1液压支架的操作液压支架一般都具有升架，降架，移架和推溜四个基本动作及调架，防倒，防滑等辅助动作。 升架升架时先将组合操纵阀打到升架阀位，使支架升起撑紧顶板，当支

43、撑力达到初称力时，再将组合操纵阀打回中位。升架时要保证立柱下腔达到泵站额定压力，然后才能将操纵阀打回中位。 降架降架时先将组合操纵阀打到降架阀位，当支架降至所需高度时，即将操纵阀打回中位，以停止降架，降架时，要注意观察与邻架的关系，控制降架高度。正常情况下，降架高度不超过300mm。 移架支架的前移是以输送机为支点，靠推移千斤顶的收缩来实现的。移架是将操纵阀打到移架阀位，前移一个步距后，再将操纵阀打回中位，支架即处于新的工作位置上。在采用没有液控单向阀的推移液压系统时，为了保证移架时输送机不后退，操作时需要先把相邻支架的操纵阀打到推溜阀位后，再移动本架支架。在移架过程中容易发生支架倾倒现象，所

44、以必须注意观察支架的工作状态，顶底板变化等情况，一旦发生倒架事故，应立即处理。根据具体情况，可采用斜撑柱扶架，千斤顶扶架或绞车拉架等扶架方法。当工作面顶板条件较好时，移架工作可滞后采煤机后滚筒1.5米左右进行，一般不超过5米。当顶板较破碎时，移架工作则应在采煤机前滚筒割煤后立即进行，以便及时支护新暴露的顶板，防止发生局部冒落。移架方式有脱顶移架，擦顶移架和边降边移。移架方式主要根据顶板反映情况和支架结构来确定。 推溜前推输送机是以支架为支点，靠推移千斤顶的升出来实现。推溜时，先将操纵阀打到推溜阀位，前移一个步距后，再将操纵阀打回中位。推溜工作一般滞后采煤机割煤滚筒10-15米（约8-10架支架

45、）进行。推溜时，根据工作面具体情况，可采用逐架推溜，间隔推溜或几架同时推溜等方式。推溜时应注意调整推溜步距，使输送机初推溜段有弯曲外，其他部分应保持平直。 液压支架辅助动作.1 侧护掩护式和支撑掩护式支架都没有侧护板，以防止架间漏矸石和方便调架。正常情况下，侧护板靠弹簧力作用向外伸出，使支架间相互靠紧。当需要调架或扶架时，通过侧推千斤顶使侧护板伸出，即可实现调架或扶架。调架一般在安装和移架过程中，要尽量保持支架间距相等。由于工作面不直，伪斜，长度变化及支架下滑等因素影响，支架的间距常发生变化。如果间距变宽，则容易引起架间悬露顶板的冒落；如果间距变窄，则移架时容易发生顶梁碰撞，卡架，甚至损坏支架

46、部件。因此，要随时注意对支架间距的调整。.2 调架支架一般都设有调架千斤顶，它安装在相邻支架底座之间。厚煤层支架由于支撑高度高，质量大，在底座一侧还没有侧推调架千斤顶。调架千斤顶配合支架侧推千斤顶和侧护板千斤顶共同动作进行调架。.3 平衡千斤顶平衡千斤顶是掩护式液压支架的一个重要部件，能否正确使用它，对支护效果影响很大。在空载条件下或移架过程中，用平衡千斤顶的拉力保持顶梁呈水平状态或所需要的角度，可以使相邻支架保持良好的密封，防止窜矸，使移架顺利进行。利用平衡千斤顶的推拉力，可改变支架支撑力的作用位置。当平衡千斤顶呈推力时，可增大顶梁前部的支撑力，有利于支撑和维护破碎的顶板；当平衡千斤顶呈拉力

47、时，使顶梁后部支撑力提高，增强了支架的切顶能力。根据工作面顶，底板状况，可用平衡千斤顶调整支架顶梁，使顶梁与顶板接触良好，以改善支护状况。平衡千斤顶拉力的大小能明显改变支架底座对底板的比压。5.2 液压支架使用注意事项液压支架在使用过程中，应注意以下几点：操作者必须经过培训，熟悉支架性能、结构及各元件的性能和作用，熟练准确的按操作规程进行各种操作。移架之前，要认真清理架前、架内的浮煤和碎矸，以免影响移架。认真检查管路有无被砸、被挤情况，防止胶管和接头损坏。认真检查顶梁与掩护梁、掩护梁与连杆、连杆与底座、立柱及千斤顶与架体间的连接销子有无脱落、窜出、弯曲现象，并及时处理。爱护设备，不允许使用金属

48、件、工具等硬物碰撞液压元件，尤其要避免碰伤立柱、千斤顶活塞杆的镀层。液压支架的工作面，一般不允许放炮；如遇特殊情况必须放炮时，应对放炮区域的支架立柱、千斤顶、软管等采用可靠的保护措施，并经支架工严格、认真检查同意后方可放炮。放炮后，要加大通风量，尽快排除有害气体和煤尘。操作动作完成了，将手柄放回原位，以免发生误动作。支架的各种阀类以及各种液压缸，均不允许在井下调整和解体修理。若有故障时，只能用合格的同类组件更换。井下更换零部件时，要关闭截止阀，使受检支架与主供、回液管路断开，严禁带压作业。备用的各种软管、阀类、液压缸等都必须用封头封好油口，只允许在使用地点打开。使用前，接头部分必须用乳化液清洗

49、干净。如果工作面支架较长时间不需要供液时，应关闭泵站。当底板出现台阶时，支架工必须采取措施，把台阶的坡度减缓。若底板松软，支架下陷到输送机的水平以下时，要用木楔垫好底座，或用抬架机构调正底座。若顶板出现冒落空洞，应及时用坑木或橡皮塞顶，使支架顶梁能较好的支撑顶板。应根据不同水质，选用适当牌号的乳化油，按5%：95%的油水比例配置乳化液，在使用过程中，应经常检查其性能。当需要用支架起吊输送机中部槽时，必须将该支架和左右相邻的几架支架的推移千斤顶与输送机的连接销脱开，以免在起吊过程中将千斤顶的活塞蹩弯。应经常保持底板上没有浮煤、浮矸，以保持支架实际的支撑能力，有利于管理顶板。要注意及时清理掉支架顶梁上冒落的坚硬石块，使支架保持良好接顶状况，防止顶梁遭到破坏。调架时，要注意保持支架顶梁和底座相对位置正确，特别是支撑高度较大的支架，严防顶梁和底座产生相对横向移位，以免支架受力状态恶化。使用液压支架时，要随时注意采高的变化，防止支架“压死”事故。支架被“压死”，就是活柱完全被压缩，而没有行程，支架无法降