大采高工作面液压支架稳定性分析

王明奎

（晋城金成矿山建筑工程有限责任公司，山西 晋城 048000）

引言

大采高技术的应用不仅使我国厚煤层开采效率得到大幅度提高，而且实现了节能。虽然大采高技术有着效率方面的优势，但是对煤层的开采地质条件有着较高的要求，煤层倾角是其中最重要的影响因素。由于大采高技术中使用的液压支架的重量是普通液压支架的十几倍甚至几十倍，因此保证液压支架工作过程中的稳定性非常重要[1-2]。液压支架主要受到岩层的重力作用和自身的重力作用，围绕液压支架的受力进行展开，分析了煤层倾角对于液压支架稳定性的影响。

1 液压支架稳定性力学模型

大采高液压支架的自重对其稳定性有着显著的影响，为此分析了液压支架的重在倾向和走向方向的受力情况，如图1所示。

从图1可见，液压支架稳定性应该是由走向角度和倾向角度共同决定的。液压支架在三个方向上的分力可以由公式（1）（2）计算得到。

图1 液压支架的自重受力情况

式中：α、β分别为倾角和俯采角；G为支架自重力，N；G1、G2、G3分别表示G在三个方向的分力，N。

1.1 液压支架倾向稳定性分析

根据液压支架的受力情况建立了液压支架走向和倾向方向的稳定性力学模型。

1.1.1 液压支架发生倾向倾倒时稳定性分析

对液压支架的倾向进行受力分析，如图2所示。

图2 支架倾向倾倒受力分析示意图

建立支架受力的平衡方程：

将式（2）和式（1）代入到（3）中，可得到支架倾倒的临界角[3]α的计算公式：

式中：R11、R12分别为反支力和工作阻力，N；……