液压支架选型设计.docx

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1、辽宁工程技术大学采掘机械综合训练题目：液压支架选型设计班级：姓名:矿电11-指导教师：师建国完成日期：2014/12/29综合训练任务书一、设计任务及要求(1)根据所给原始数据进行液压支架选型的详细计算；(2).编写综采工作面液压支架选型设计说明书：(3)采煤设备与工作面综采设备配套关系图设计原始数据及条件：煤层产度截割阻抗A煤层顶乌条件工作面长设计产量e(N/mm)倾角*币度5)(万T/a)HmaxHmin老顶直接顶生产安排3.11.635011川级3类125801.一年工作日按300天计算2.实行三班工作制，两班采煤,一班准备，每天生产16小时。二、上交材料(1)设计图纸(综采工作面设备配

2、套关系图)(2)设计说明书三、进度安排(参考)(1)熟悉设计任务，收集相关资料(2)拟定设计方案(3)绘制图纸(4)编写说明书(5)整理及答辩四、成绩评定成绩：教师日期目录1液压支架选型的基本原则42确定液压支架架型42.i顶板分类（级）42.2架型与支护强度初选53主要参数计算和支架型号的确定53.1支架高度53.2支架主要结构确定33.2.1顶梁长度33.2.2底座的宽度73.2.3支架中心距确定73.2.4支架移驾步距确定73.3支护强度和工作阻力73.4初撑力73.5移架阻力及推溜力73.6确定支架类型74性能验算94.1顶板支护形式84.2底板比压84.3工作阻力（支护强度）和初撑力

3、的验算94.4顶板覆盖率94.5通风断面计算104.5.1按工作面温度计算风量124.5.2经验供凤134.5.3风速计算155支架布置台数116乳化液泵站的选型136.1乳化液泵156.1.1泵站压力的确定176.1.2泵站流量确定156.1.3选择乳化液泵116.2乳化液泵的电机功率136.3乳化液箱容积的验算156.4乳化液167设备的空间尺寸配套关系13参考文献151.液压支架选型的基本原则要顶得住，它的初撑力和工作阻力要适应直接顶和老顶岩层移动所产生的压力（包括二次来压），使控顶区的顶板下沉量限制到最小程度。要移得走，它的结构形式和支护特性，要适应直接顶下部岩层的冒落特点，尤其要注意

4、顶板在暴露后尚未支护情况下的破碎状态，要尽量保持该处顶板的完整性。支架底座要适应底板岩石的抗压强度，以防底软而使支架陷入底板。要适应采高变化和按煤层倾角考虑的对支架稳定性的要求。要满足通风（尤其是高瓦斯工作面）和行人的需要，以及要和采煤机、运输机配套。要考虑投资，力求以较低的投资获得所需的技术经济效果。支架复用次数高，损坏情况少,即能降低吨煤成本。按开采技术特点，可将煤层厚度分三类：薄煤层一-从最小可采厚度到L3m；中厚煤层1.33.5m；厚煤层-大于3.5m。按开采技术特点,将煤层倾角分为三类:缓倾斜煤层-一0。25;倾斜煤层一-25。45。；急倾斜煤层一-45、90。倾角小于12的煤层对于

5、综采机械化来说，最为有利，一般可以不考虑设备自重分力的膨响。煤层倾角加大，会使采煤机上行采煤时的牵引阻力加大，并造成机器下滑的危险；使支架的横向稳定性变坏，甚至下滑、倾倒:输送机也会下滑，给采煤工作造成困难。2.确定液压支架架型按顶板分类方案对液压支架的架型进行初选。根据煤炭部（81）煤科字第429号文件关于缓倾斜煤层工作面顶板分类方案，按稳定性不同直接顶分为四类，按来压强度不同将老顶分为四级，并分别提出相应的架型、支护强度和顶板管理方法。2.1顶板分类（级）直接顶分为四类，见表27。老顶分为四级，见表2-1。表2T缰修斜焦IK回果工作IiSl板分类方*老Jff分级别指株IIIN周期来压星现不

6、明显明显3烈极蛋烈日落常充费采空区再度NkH和初次来压步近0，mN350.3NQ51.1=25-600.350N0,31.g255QNQ.31.,SU直接项分炎类别指标、1S34不W定顶板中等目定顶板0定京板垦硬3（板主要指标，强度指数D1N无直接加.厚度在25m以上,岩石的单向抗压%度l60*80MPal节理裂隙间更和分J5*度大于1m的整体岩层3考指标，直接Jl初次瞥落步距1.fmB9*1819*25252.2架型与支护强度初选正确选择支架的架型，对于提高综采工作面的产量和效率，充分发挥综采设计的效能，实现高产高效，是一个很重要的因素.本矿煤层赋存条件较好，煤层倾角11,为缓倾斜煤层，煤层

7、截割阻A=350N/mm,煤层厚度适中为3.1m,井型为中型矿井，工作面设计长度为125m,设计能力为80万t/a,直接顶为3类中等稳定顶板，老顶为山类顶板，周期来压明显，要求工作面支护强度较大（见表2-1）。综上所述，选用抗水平推力强且带护帮装置的掩护式支架。由于煤层倾角小于15,不设防滑和调架装置。3.主要参数计算和支架型号的确定3.1支架高度支架高度一般系指支架的最大和最小结构高度，它必须适应煤层采厚变化所要求的最大和最小支撑高度。最小高度过大，可能会出现压架现象；最大支撑高度过小，可能会造成丢煤浪费资源，或支架顶空现象。支架的最大和最小支撑高度，应根据煤层厚度的变化合理选择，片面地认为

8、调高范围越大越好，过大地加大调高范围将增加设备重量及制造成本。支架高度可由下式计算：Hmhs-2hnh,i-S2-ac式中：max支架最大结构高度，（m）;mm支架最小结构高度，（m）;大煤层最大采高,（3.Ira）:儿煤层最小采高，（1.6m）：Sl支架前柱上方顶板下沉量，一般取0.1m；S2支架后柱上方顶板下沉量，一般取0.2m；支架前移时可缩余量，一般取不小于0.05m；C支架与顶底板间的浮煤，破肝厚度一般取Ojnu即：HmaX=3.2m,mi=.25m300mm;%通常=0.91.2m,在中厚煤层中可设置为人行道；4由结构而定，一般情况为300500m*顶梁全长：l=hl+b?+A=1

9、421+lOOO+4OO=2821mm=2.8m注：顶梁的长度和宽度取决于支架的类型，它影响支架与顶板的接触性能、控顶距、移架速度和稳定性，一般在保证一定的工作空间和合理布置设备的前提下，应尽量减小顶梁长度，以缩小控顶距和支架的重量。对于支撑式和支撑掩护式支架，由于立柱为双排布置，支撑力较大，故这类支架的顶梁较长，当采用滞后支护时，顶梁全长为2.5m左右：当采用及时支护时，顶梁全长为3.（4.011k对于掩护式支架，由于一般用于破碎顶板，应尽量减小支架对顶板的重复支撑次数，加之立柱多为单排布置，故顶梁长度较小，通常1.5、2.5m,最大达3m左右。顶梁的宽度应根据支架间距和架型来定。我国规定支

10、架标准中心距为L5m。掩护式和支撑掩护式支架包括侧护板在内的顶梁宽度为1.4、1.6m（下限为侧护板收缩时的运输宽度，L5m为支架的正常宽度，1.6m为调架时侧护板伸出后的最大宽度）.垛式支架的架间距一般为0.2m。3.2.2底座的宽度支架底座宽度一般为1.11.2m。为提高横向稳定性和减小对底板比压，厚煤层支架，可加大到1.3m左右，放顶煤支架为1.3、L4m。底座中间安装推移装置的槽子宽度，与推移装置的结构和千斤顶缸径有关，一般为300、38OnIn1。3.2.3支架中心距确定支架中心距有L25m,1.5m,1.75m,2.05m,与刮板输送机溜槽长度相适应。取1.5m,3.2.4支架移驾

11、步距确定与配套采煤机截深相对应，推移装置的行程要大于采煤机的截深（06）。3.3支护强度和工作阻力支架的结构尺寸确定之后，与支架重量和成本关系最大的参数是支架的支护强度。从理论上分析，合理的支护强度应正好与顶板压力相平衡。支护强度过大，不仅增加支架重量和设备投资,而且给搬运、安装带来困难；过小则会造成顶板过早下沉、离层、冒落，使顶板破碎，造成顶板维护困难。因此支护强度的大小应取决于工作面采场矿压的大小。但由于目前对采场矿压的大小还不能进行准确的定量计算，这样Fl前主要以经验法或实测数据，来确定支架的支护强度。下面介绍两个经验公式：心忆。式中：q-液压支架的支护强度，（t/）；平均采高，取H=2

12、.3m:/顶板岩石容量，一般取7=2.37/加K顶板岩石破碎膨胀系数，一般取1.21.5：工作面倾角，a=。；支架取1.2(取尸=1.6)：0顶板周期来压动载系数(周期来压强烈顶板：/取L5L7。)。即：q50.97(T2)q=KHyX0T(MPa)式中：K一作用于支架上的顶板岩石系数，取k=8。H一平均采高，取H=2n；Y-顶板岩石密度，一般取2.3Xlbkg/ml即.9=XrW105=822.3l05105=0.37(Mp)取q=0.37(Mpa).支架工作阻力P应满足顶板支护强度要求，即支架工作阻力由支护强度和支护面积所决定。P=%k&式中：4实测底板的最小抗压入强度，（g/c*/）;k

13、1底板载荷集中系数，一般取3；k2洒水影响系数，一般取L21.6；4支架对底板的最大比压，（350kg/s2）。qq.KK2=35031.2=1260（kgcm2）表4T我国煤田一般顶底板单轴抗压强度试验数据岩石类别抗压强度（kglcm）细砂岩10601460砂岩类中粒砂岩8751360粗砂岩5801260粉砂岩370560砾岩类沙砾岩7101240砾岩820960页岩类砂质页岩400920砾岩190-400灰岩石灰岩540-16104.3工作阻力（支护强度）和初撑力的验算对于掩护式和支撑掩护式支架、立柱，多为倾斜布置。因此，工作阻力和初撑力随支架的工作高度的不同而不同。高度大，支撑力大，支架

14、的技术特征大多给出的是最大值（在最大高度下）。为此，对于立柱倾角比较大时，需验算该支架用于这个采高下的工作阻力和初撑力，即：所选定的支架在3.1采高时的支撑力（0.67Mpa）/计算值（0.37MPa）,满足要求。4.4顶板覆盖率支架顶梁对支护面积的覆盖率为6=100%（L+C）（+l）式中：6覆盖率；B顶梁宽度，（1.6m）：1支架间距，91m）；1.顶梁长度，（3.0m）：C梁端距，（03m）;K：有侧护板的支架取0.1m,无侧护板的支架取0.10.2m。6：覆盖率应符合顶板性质的要求，一般不稳定顶板不小于85%、95%；中等稳定顶板不小于75%85机稳定顶板不小于60%、70由于本煤层属

15、于稳定顶板，即覆盖率满足要求。4.5通风断面计算通风的目的是为了冲淡有害气体，达到安全生产以及保证工作面适宜的气象条件。综采面的风量计算较为复杂，牵扯因素也比较多，常用的简化算法有：按沼气涌出量计算；按工作面温度计算。而在实际中，一些矿井的综采面采用经验供风。4.5.1按工作面温度计算风量回采工作面应有良好的劳动气象条件，其温度和风速应符合表4-2的要求（煤矿安全规程1986年版）。长壁工作面实际需要风量，按下式计算：Qf.=60XV才XS采w/min式中：J采回采工作面的平均断面积。可按最大和最小控顶断面积的平均值计算，S采=采采式中：采平均采高，2.3m。采有效通风断面系数，取0.80。S

16、2采=2.3X0.80=1.84（机）表4-2回采工作面空气温度与风速对应表空气温度C风速V采V,从此式中可求出Q:=120/min。6.1.3选择乳化液泵根据右和Q；选TrimaxS250高压大流量乳化液泵。注：说明一点，若现有的泵站流量满足不了。；的要求，则适当选一型号，并可采取-些措施提高移架速度。减少操作调整时间G,提高工人的操作水平和适当增加操作人员。采用不同的移步方式，以保证V移二%的要求。常用的移步方式有顺序和交错移步。前者移架速度小于后者，故在条件允许下可采用交错移步，以提高V移。顺序移步：支架沿采煤机牵引方向依次迁移，移动步距等于截深，对顶板的支护较好，操作较简单。如图6Ta

17、所示，移架速度为：交错移步：支架呈交错布置，隔架前移，移动步距为两个采煤机截深，减少了对顶板岩层的多次作用。这种移步方式的缺点是增加了工作面空间没支护的面积，支架立柱排间的行人通道易堵塞。此方式多用于顶板比较稳定的煤层，由于只移一半支架，移架速度比较快。如图6-lb所示。移架速度为：2AN二图5Ta图5Tb6.2乳化液泵的电机功率式中：ph一一一选用乳化液泵的工作压力，(31.5MPa)；Qb选用乳化液泵的流量，(145min);-一乳化液泵的总效率，0.70.8。即;N=185(KW)6.3乳化液箱容积的验算乳化液箱应能容纳以下三部分流量，即：f+匕+匕式中：Vl=3Qb+Qo=981L,(

18、/)：3Qh一一三分钟泵的流量，(/)：00-箱底存液量，计算时取(V。V2一一停泵时管路回流液量，3)：匕=工d2./2xl()3=3154(/)；式中：4、-一-分别为主供液和主回液管的内径和长度;d查 I p219 表 10-3, (Cm)：4取工作面长度，(cm)。匕-一-煤层厚度变化造成的液量差：V. = -D2 Hn2xl 3=350(/)；j4式中，O立柱缸径，cm)fV工作面煤层厚度变化量，Cem)；梅架支架的立柱数:2同时动作的支架数。6.4乳化液液压支架一般用乳化液作工作介质，它是由水和乳化油按不同比例配制而成乳白色液体，按其比例的不同，乳化液分两类：水包油型乳化液(o/w

19、)：乳化油含量为35%：油包水型乳化液(w/o)：乳化油含量为1540%。国内外的液压支架多用水包油型乳化液7.设备的空间尺寸配套关系采煤机、刮板输送机、液压支架之间的配套尺寸关系如附图所示。参考文献口李晓豁，沙永东.采掘机械M.北京：冶金工业出版社，2011.9.2王运敏.中国采矿设备手册国.北京：科学出版社，2007.3李峰,刘志毅.现代采掘机械国.北京:煤炭工业出版社,2007.4陶驰东.放顶煤综采设备选型J.煤矿机电，2007,(5).5谢锡纯,李晓豁.矿山机械与设备M.徐州：中国矿业大学出版社,2000.6李贵轩,李晓豁.采煤机械设计M.沈阳:辽宁大学出版社，1994.7王启广，李炳文，黄嘉兴.采掘机械与支护设备M.徐州：中国矿业大出版社，2008.