默認(rèn)分類 2010-01-28 19:02:10 閱讀125 評論0 字號：大中小
1、 前言
寶源煤礦位于包頭市石拐區(qū)煤田，原為30萬t/a的地方小煤礦，采煤方法為房柱式采煤法。經(jīng)過煤炭資源整合，生產(chǎn)能力將擴大為120萬t/a,采煤方法采用綜合機械化采煤法。根據(jù)該礦井煤層為淺埋深的特點，對綜采支架選型和參數(shù)進行了設(shè)計。
2 、地質(zhì)概況
該礦井主采煤層為侏羅系中下統(tǒng)延安組6-2煤，煤層平均埋深為120m左右，厚度3～6.2m，平均4.1 m，傾角0～1°。煤層頂板以上30m至底板以下20m范圍內(nèi)的巖石以深灰色砂質(zhì)泥巖為主，次為粉砂巖。煤層頂?shù)装迥鄮r類自然狀態(tài)抗壓強度均小于30MPa，為軟弱巖類，軟化系數(shù)小于0.19，且在水中有崩解破壞現(xiàn)象。巖石強度在吸水狀態(tài)為自然狀態(tài)的1/3～1/5，煤層頂?shù)装鍘r石的穩(wěn)固性較差，屬于典型的淺埋深煤層。
3、淺埋深煤層頂板來壓特點
淺埋深煤層可以分為2種類型。A類型：基巖比較薄、松散載荷層厚度比較大的淺埋深煤層，其頂板破斷為整體切落形式，易于出現(xiàn)頂板臺階下沉，老頂為單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)的煤層，此類厚松散層淺埋深煤層稱為典型的淺埋深煤層。厚度比較大、松散載荷層厚度比較小的淺埋深煤層，其礦壓顯現(xiàn)規(guī)律介于普通工作面與淺埋深煤層工作面之間,表現(xiàn)為兩組關(guān)鍵層，存在輕微的臺階下沉現(xiàn)象。可稱為近淺埋深煤層。東勝煤田屬于B類型淺埋深煤層。
淺埋深煤層工作面的主要礦壓特征是老頂破斷運動直接波及地表。頂板不易形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。來壓存在明顯動載現(xiàn)象。
4、 架型選擇的依據(jù)
架型選擇必須考慮支架的相關(guān)尺寸、結(jié)構(gòu)特征，支護性能必須與煤層地質(zhì)條件、礦壓顯現(xiàn)規(guī)律以及工作面配套設(shè)備相適應(yīng)。①煤層地質(zhì)條件：根據(jù)部頒標(biāo)準(zhǔn)MT553-1996煤層頂?shù)装宸诸悩?biāo)準(zhǔn)，該煤層直接頂為I類，基本頂為Ⅱ類，底板為Ⅱ類。②礦壓顯現(xiàn)規(guī)律：礦壓特征是老頂破斷運動直接波及地表．頂板不易形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，壓力較大，來壓存在明顯動載現(xiàn)象。③ 工作頂板巖層基本為冒落帶和裂隙帶。B類型：基巖 面配套設(shè)備型號及參數(shù)(見表1)。
表1 工作面配套設(shè)備型號及參數(shù)
通過對以上各因素分析以及借鑒東勝煤田其它礦井支架使用情況,認(rèn)為架型選用兩柱掩護式、四連桿機構(gòu)、整體剛性頂梁液壓支架。
5、支架基本參數(shù)的確定
5．1 支架工作強度的確定
支架支護強度按目前的較通用的巖石密度法計算：
q=Kd×[M/(Kp-1)]×
式中：q為支護強度，MPa；Kd為基本頂失穩(wěn)時的動載系數(shù)，根據(jù)工作面礦壓觀測結(jié)果，一般Kd=1.1-1.8，由于煤層較淺，動壓較明顯，取較大值1.6；M為一次采厚，取平均采高M=4.1m；為冒落矸石碎脹系數(shù),Kp=1.2; 為頂板巖石密度，取 =22kN/m3。
q=1.6×4.1×22/(1.2-1)=0.725Mpa
根據(jù)以上計算，考慮安全系數(shù)為1.2，最后支護強度為1.2×0.725=0.87MPa。
5．2 支架工作阻力的確定
工作面支護強度確定以后，支架工作阻力主要取決于支護頂板的控頂面積。支架控頂面積主要與工作面“三機”配套設(shè)備的斷面縱向尺寸有關(guān)。
額定工作阻力：
F ≥ P·Bc·L/ =0.87×1.75×4.8/0.95=7958kN
式中：P為綜采工作面額定支護強度，P≥0.9MPa；L為支架中心距。取L=1.75m：Bc為控頂距，取Bc=4.8m；支撐效率，取 =0.95。
對以上計算結(jié)果考慮一定富裕量，額定工作阻力取8600kN。
5.3 支架初撐力的確定
支架初撐力的大小由立柱的缸徑、數(shù)量和泵站壓力所決定，支架的初撐力一般控制在70～85％。根據(jù)該礦井的煤層賦存條件，認(rèn)為支架初撐力為75％比較適宜，則初撐力P初與工作阻力P阻有以下關(guān)系式：
P初=P阻×75％ =8600×75％=6450kN
5．4 支架高度的確定
根據(jù)寶源煤礦最大采高確定在5.3m,在最大采高支架保留200-300mm行程，保證支架發(fā)揮正常支護作用．選取支架的最大結(jié)構(gòu)高度5.6m。
支架最低結(jié)構(gòu)高度應(yīng)滿足最低采高時頂板下沉、采煤機和運輸機配套及運輸要求。根據(jù)目前成熟的架型以及立柱液壓行程(即支架伸縮比)的數(shù)值．液壓支架最小結(jié)構(gòu)高度確定為2.6m。
5．5 支架中心距的確定
支架中心距是指相鄰支架中心之間的距離，現(xiàn)液壓支架中心距有3種：1.75 m、1.5 m、1.25m。考慮到支架的穩(wěn)定性及便于刮板輸送機的配套聯(lián)接．確定支架中心距為1.75m。
5．6 支架移架步距的確定
根據(jù)該礦井的煤層賦存條件和國內(nèi)采掘機械技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，工作面截深確定為0.8m。支架推移千斤頂行程確定為0.96m。
6 、支架選型及支架參數(shù)
通過以上的計算及論證，該礦選用ZY8600/26/56型液壓支架，其主要技術(shù)參數(shù)見下頁表2。
表2 ZY8600/26/56型液壓支架主要技術(shù)參數(shù)
7、結(jié)論
該液壓支架具有下列優(yōu)點：①支護能力強，2根360mm缸徑立柱。支架工作阻力達到8600kN。②整體頂梁，結(jié)構(gòu)簡單、可靠，支護效果好。③護幫板采用二級護幫結(jié)構(gòu)，護幫板通過小四連桿機構(gòu)與護幫千斤頂連接，即可護幫，也可翻轉(zhuǎn)挑起臨時維護頂板。④ 前部空間大，可適用于大配套，大截深，為高產(chǎn)高效創(chuàng)造了有利條件。⑤設(shè)有抬底機構(gòu)，移架時可以操作抬底千斤頂把底座前端抬起，以利支架前移，提高移架速度。⑥推移機構(gòu)采用倒拉框架，拉架力大。推移桿采用長推桿型式，方便檢修、更換。
