智能化重型放顶煤液压支架的研究

崔贝贝

(晋能控股装备制造集团 金鼎公司，山西 晋城 048006)

0 引言

长平矿5302工作面设计为智能化工作面，采煤工艺为放顶煤形式，其可采面积为720 295.6 m2，可采储量为540 267 5.1 t，切眼长度为300 m，煤层平均厚度为5.48 m，设计要求其平均采高为3.2 m，放煤厚度为2.28 m，采放比为1∶0.713，进、回风巷道高均为4.3 m、宽均为5.4 m。

针对工作面基本地质条件和采煤工艺，结合智能化工作面支护设备需求，研制一种满足工作面安全支护的高智能化重型放顶煤液压支架迫在眉睫。

1 重型放顶煤液压支架工作阻力计算与选型

1.1 工作阻力计算

设计采用经验估算法对支护强度P(MPa)进行计算，即：

Pη=αMγ×9.8×10-3.

(1)

其中：α为顶板岩层厚度相当于采高的倍数，取α=8；M为回采工作面采高，取M=3.7 m；γ为顶板岩石的容重，取γ=2.7 t/m3；η为支架的支护效率，取η=0.95。

将各数值代入式(1)计算得：P=0.83 MPa。

工作阻力F(kN)计算公式为：

F=PS×103.

(2)

其中：S为支护面积，S=12.16 m2。

将各数值代入式(2)计算得：F=100 93 kN。

根据计算结果，综合考虑工作面地质构造可能存在的矿压不稳定性，为安全起见，适当增加安全系数，支架工作阻力取11 000 kN，支护强度为1.12 MPa。

1.2 支架选型

1.2.1 放顶煤结构型式分析

目前放顶煤支架有两柱式和四柱式两种结构型式，两柱掩护式放顶煤支架特点是支撑力主要集中在顶梁部位，且分布较均匀，但由于立柱呈倾斜布置，切顶性较差。四柱支撑掩护式支架改善了支撑式和掩护式两类支架的性能，增强了支架的稳定性和防护性，提高了支架的支撑和承载能力。针对长平矿5302工作面顶板条件较差，掩护梁和尾梁直接接触冒落的顶煤，掩护梁长时间处于高载荷状态，结合支架的结构特性，现有平衡千斤提供的力无法满足该放顶煤支架的需求，且也不能只依靠平衡千斤来进行支撑，所以本次设计选用四柱支撑掩护式放顶煤液压支架。……