尹中會，周赫赫，宋唐，胡宇鋒

(安徽理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 安徽 淮南 232001)

0 引言

綜合機(jī)械化采煤是和液壓支架的使用分不開的，液壓支架是綜采設(shè)備的重要組成部分[1],它可靠有效地支撐和控制工作面的頂板，隔離采空區(qū)，防止矸石進(jìn)入回采工作面。因此,對綜采工作面液壓支架進(jìn)行支護(hù)強(qiáng)度驗(yàn)算顯得尤為重要。

1 工作面概況

丁集煤礦1121(3)回采工作面的井下位置及四鄰采掘情況為：該工作面東側(cè)為F151a斷層；西側(cè)為東一13-1軌道大巷、東一13-1帶式輸送機(jī)大巷、東一13-1回風(fēng)大巷；南側(cè)為1131(3)工作面采空區(qū)，北側(cè)為未采掘區(qū)域。該工作面煤層穩(wěn)定，煤層結(jié)構(gòu)簡單，東高西低，整體為一單斜構(gòu)造，煤層傾向南西，工作面中西部煤層傾角1～5°,平均3°,工作面中東部煤層傾角5°～18°,平均7°，鄰近F151a斷層附近煤層傾角較大。13-1煤厚0.1～4.0 m，平均3.2 m，黑色，塊狀為主，中部含少量粉狀，性脆，斷口平坦，具玻璃、弱玻璃光澤，以亮煤、鏡煤為主，中下部煤質(zhì)較差，以暗煤為主，屬半亮型煤。

13-1煤上方2.1～7.4 m,平均4.5 m處，發(fā)育13-2煤(煤厚0～1.2 m)，運(yùn)順側(cè)自切眼向西約335.5 m發(fā)育13-2煤，軌順側(cè)自切眼向西約167 m處，自切眼向西約432.5至預(yù)計(jì)收作線發(fā)育13-2煤，其余部分缺失；13-1煤下方0.8～2.0 m，平均1.2 m處，發(fā)育煤線1(煤厚0～0.4 m)；13-1煤下部6.3～8.2 m，平均7.3 m處發(fā)育12煤，煤厚0～0.5 m，平均0.3 m。

2 液壓支架選型原則

綜采工作面液壓支架架型需要適應(yīng)工作面地質(zhì)條件。根據(jù)綜采工作面礦壓顯示的一般規(guī)律和液壓支架與頂板之間的相互作用關(guān)系，液壓支架選型需要考慮一下幾方面因素[2]。

1) 煤層地質(zhì)條件。對液壓支架選型影響較大的因素有：煤層底板、煤層厚度、煤層強(qiáng)度和節(jié)理裂隙發(fā)育情況、煤層傾角、瓦斯涌出量和地質(zhì)構(gòu)造等。

2) 生產(chǎn)技術(shù)條件。液壓支架支護(hù)工作面的斷面與通風(fēng)要求相適應(yīng)，對于瓦斯涌出量大的工作面，應(yīng)符合煤礦安全規(guī)程要求并優(yōu)先選用通風(fēng)斷面面積大的液壓支架。

3) 經(jīng)濟(jì)條件。需要考慮初期投資費(fèi)用和壓夜支架的維護(hù)費(fèi)用，使用支護(hù)強(qiáng)度比較大的液壓支架可以延長受用壽命降低維護(hù)次數(shù)，但是其前期投資將增多。

3 液壓支架技術(shù)參數(shù)

綜采工作面設(shè)備各單機(jī)之間要滿足生產(chǎn)能力配套、設(shè)備性能與采煤工藝相適應(yīng)[3]。綜采工作面主要設(shè)備采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)配套需滿足以下條件[4]：

1) 設(shè)備需與工作面地質(zhì)條件相適應(yīng)

2) 設(shè)備配套需滿足生產(chǎn)能力的要求

3) 設(shè)備之間需滿足尺寸協(xié)調(diào)

4) 設(shè)備之間主要技術(shù)參數(shù)需相匹配

5) 設(shè)備大修周期及壽命需相近

1121(3)工作面選用MG650/1480-WD型采煤機(jī)，SGZ1000/1400型刮板輸送機(jī),液壓支架選用ZZ6400/22/45型支撐掩護(hù)式液壓支架，支護(hù)工作面及上下端頭頂板。液壓支架主要技術(shù)參數(shù)見表1，液壓支架結(jié)構(gòu)圖見圖1。

4 液壓支架支護(hù)強(qiáng)度驗(yàn)算

預(yù)測頂板壓力為:

Q=M×K×R×10-2

式中：M為采高，取3.2 m;K為增載系數(shù)，K取9；R為頂板巖石容重，取2.5T/M3

表1 ZZ6400/22/45型液壓支架主要技術(shù)參數(shù)表

由具體數(shù)值按公式計(jì)算,得

Q=3.2×2.5×9×10-2=0.72 MPa

由驗(yàn)算結(jié)果可知,所選支架支護(hù)強(qiáng)度P為1.25 MPa,而頂板壓力Q預(yù)計(jì)為0.72 MPa，由于P>Q，故所選支架的支護(hù)強(qiáng)度滿足頂板壓力要求[5]。

5 結(jié)論

ZZ6400/22/45型液壓支架適用于傾角38°以下的煤層。支架頂梁采用整體頂梁帶鉸接前梁及一級護(hù)幫板結(jié)構(gòu)，頂梁、掩護(hù)梁帶雙側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板，使用時(shí)一側(cè)用銷軸固定，一側(cè)活動(dòng)，頂梁和掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板用耳板橫銷固定，支架連桿采用前雙、后雙連桿結(jié)構(gòu)形式。支架底座為整體剛性全開檔結(jié)構(gòu)，底座帶有底調(diào)千斤頂，前端設(shè)有抬底機(jī)構(gòu)，底座上的滑道加寬加厚，底座兩內(nèi)主筋間設(shè)腳踏板，底座兩側(cè)加立筋，防止底座間咬架。

ZZ6400/22/45型液壓支架通過支護(hù)強(qiáng)度驗(yàn)算，滿足使用要求。實(shí)際使用表明，ZZ6400/22/45型液壓支架具有穩(wěn)定性好、抗扭能力強(qiáng)、移架速度快等特點(diǎn)，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。