1.支护强度和工作阻力
支护强度取决于顶板性质和煤层厚度。除此之外,支护强度也可根据下列公式估算:
q= KHγ×10−6(MPa)
式中 q——支护强度,MPa;
K——作用于支架上的顶板岩石系数,一般取5~8,顶板条件好、周期来压不明显时取下限,否则取上限;
H——采高,m;
γ——顶板岩石密度,一般为2.3×104N/m。
放顶煤支架的支护强度一般为0.5~0.7 MPa。
确定支护强度后,按下面的公式计算支架的工作阻力:
P= qA
式中 P——支架的工作阻力,kN;
q——支护强度,MPa;
A——支架的支护面面积,m2。
支架工作阻力P 应满足顶板支护强度的要求,即支架工作阻力由支护强度和支护面面积决定。
对支承式支架,支架立柱的总工作阻力等于支架工作阻力。对于掩护式和支承掩护式支架,由于受到立柱倾角的影响,支架工作阻力小于支架立柱的总工作阻力。工作阻力与支架立柱的总工作阻力的比值,称为支架的支承效率,一般为80%。
2.初撑力
初撑力的大小是相对于支架的工作阻力而言的,并与顶板的性质有关。较大的初撑力可以使支架较快地达到工作阻力,防止顶板过早地离层,以增加顶板的稳定。对于不稳定和中等稳定顶板,为了维护采煤机机道上方的顶板,应取较高的初撑力,约为工作阻力的80%;对于稳定顶板,初撑力不宜过大,一般不低于工作阻力的60%;对于周期来压强烈的顶板,为了避免大面积垮落对工作面的动载威胁,其初撑力约为工作阻力的75%。
3.移架力和推溜力
移架力与支架结构、吨位、支承高度、顶板状况、是否带压移架等因素有关。一般薄煤层支架的移架力为100~150 kN;中厚煤层支架的移架力为150~300 kN;厚煤层支架的移架力为300~400 kN。推溜力一般为100~150 kN。
4.支架调高范围(www.xing528.com)
(1)支架最大高度。支架最大高度是指立柱完全伸出(有加长杆的,加长杆也完全伸出)后支架的垂直高度。
Hmax= mmax+S1
式中 Hmax——支架最大高度,m;
mmax——煤层最大开采厚度,m;
S1——考虑到顶板有伪顶冒落或局部冒落,为了使支架仍能及时支承到顶板所增加的高度,m。对于大采高支架取0.2~0.4 m,对于中厚煤层支架取0.2~0.3 m,对于薄煤层支架取0.1~0.2 m。
(2)支架最小高度。支架最小高度是指立柱完全缩回(如有加长杆,加长杆也完全缩回)后支架的垂直高度。
Hmin= mmin−S2
式中 Hmin——支架最小高度,m;
mmin——煤层最小开采厚度,m;
S2——液压支架后排立柱处顶板的下沉量、移架时支架下沉量和顶梁上底板下的浮矸之和,m。对于大采高支架取0.5~0.9 mm,对于中厚度煤层支架取0.3~0.4 m,对于薄煤层支架取0.15~0.25 m。
(3)支架的伸缩比(调高比)。支架的最大高度与支架的最小高度之比称为伸缩比(或调高比)。它反映了支架对煤层厚度变化的适应能力。其值越大,说明支架适应煤层厚度变化的能力越强。采用单伸缩立柱,其值一般为1.6 左右。若进一步提高伸缩比,需采用带机械加长杆的立柱或双伸缩立柱,其值一般为2.5 左右,薄煤层支架可达3。
5.顶梁尺寸及顶板覆盖率
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,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。对于支承式和支承掩护式支架,由于立柱为双排布置,支承力较大,故这类支架的顶梁较长。当采用滞后支护时,顶梁长为2.5 m 左右;当采用及时支护时,顶梁长为3.0~4.0 m。对于掩护式支架,由于一般用于破碎顶板,应尽量减少支架对顶板的重复支承次数,由于立柱多为单排布置,故顶梁长度较小,通常为1.5~2.5 m。
支架顶梁与顶板的接触面积与支护面积之比,称为支架的顶板覆盖率。
支架的顶板覆盖率应适合顶板性质,以可靠地控制顶板。一般情况下,不稳定顶板的覆盖率<85%~95%;中等稳定顶板的覆盖率<75%~85%;稳定顶板的覆盖率<60%~70%。
6.底座的宽度和平均接触比压
煤层顶板的压力通过支架的立柱和底座传递给底板,在底座与底板接触面积内形成接触正压强。此时的压强的平均值称为平均接触比压。它也是衡量液压支架工作性能的一个参数。
如果平均接触比压大于底板的强度时,就会导致底座陷入底板内,不仅移架困难,还会增加顶板的下沉量,降低液压支架的支承能力,甚至使顶板状况变差,出现冒顶事故。
支架底座宽度为1.1~1.2 m。为提高横向稳定性和减小对底板的比压,厚煤层支架可加大到1.3 m 左右,放顶煤支架为1.3~1.4 m。
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