液压支架工作阻力计算

赛尔公司四矿B9工作面支护强度的确定

q?H?gB?10?2/(k?1)cos?

式中：

H——工作面煤层平均采高，工作面H=2.8m；

γ——顶板岩石容重，一般取γ=2.5t/m；

3

k——顶板破碎常数，取1.2；

g——顶板周期来压不动载系数，与顶板岩石性质有关： 老顶级别：

Ⅰ-g=1.1， Ⅱ-g=1.3 Ⅲ-g=1.5～1.7， Ⅳ-g=1.8～2

取g=1.3

B——附加阻力系数，B=1.5； α——煤层平均倾角，取α=23°，

则：

B9工作面支护强度：

q＝2.8×2.5×1.3×1.2×1.5×10-2/[（1.25-1）cos23°]＝0.71（MPa） 支架初撑力和工作阻力的确定

F?SqS?A(L?c)

式中：A——支架中心距，A=1.5m；

L——支架顶梁长，L=4.4

c——梁端距，c=0.35～0.5m,取c=0.45m； 则：

S?A(L?c)?1.5?(4.4?0.45)?7.2m2

工作阻力：

F?Sq?7.2?0.71?5.17(MN)?5170KN

以上计算支架所需支护强度不小于0.71MPa，工作阻力大于

5170kN，

考虑到工作面地质构造可能存在的矿压不稳定性，安全起见选工作阻力5800kN，初撑力5232kN

（3)综放支架工作阻力确定

A、按现行较通用的按垮落充填法公式

Mq?K????nzdK?1p计算

式中:z——支护强度，kN／m2；

KK d——动载系数1.2-1.4，顶板为泥岩，属软弱顶板，取d=1.2； M——煤厚(平均9.74m，最厚10.76m)取M=9.74m；

KK p——冒落矸石碎胀系数，取p=1.25； γ——顶板岩石容重，取γ=25kN／m3。 n ——采放比影响系数0.8-1.0，取n=0.8； 则：

qqz=1.2*9.74*25*0.8/(1.25-1)=936kN／m2

支架工作阻力：P=

qz(LK+LD)B

式中：P——支架工作阻力，kN； LK——梁端距，取LK=0.4m；

LD——顶梁长度，取LD=4.2m； B——支架宽度，取B=1.5m。 则：

P=994*(4.2+0.4)*1.5=6452 kN（最厚7128kN） B、根据采煤工作面现场实测数据的经验回归公式计算:

Pmax=

Kd(3939+2.1H+47lf+155/Md)

式中:Pmax——工作阻力；

KdK——动载系数1.2-1.4，取d=1.2

H——煤层埋深，取H=425m:

f——煤的硬度系数，暂取f=2； Md——顶煤厚度取Md=6.74m；

则:Pmax=1.2*(3939+2.1*425+471*2+155/6.74)=6956 kN C、按缓倾斜煤层工作面顶板分类中的公式进行计算。 支护强度下限计算公式为：

Ps=（72.3h+4.5 L +78.9Bc-10.24N-62.1）k 式中：Ps——支护强度下限，KN/m2 h___支架最大采高，3.5m

L——老顶初次来压步距，B9号煤层取25m N——直接顶厚度与采高之比，取1 Bc——液压支架的控顶距离，取4.6m K——动载系数，取1.2 代入上式：

Ps=（72.3×3.5+4.5×25+78.9×4.6-10.24×1-62.1）×1.2 ＝787KN/m2

液压支架工作阻力下限为： Qs=Ps·(Bc·Sc)

式中：Qs——支架工作阻力下限，KN Bc——支架控顶距离，4.6m Sc——支架中心距，1.5m

液压支架最小工作阻力Qs＝787×（4.6×1.5）＝5430KN

D、综合考虑以上几种算法，按计算的平均支护强度，考虑工作面有一定倾角，并预留有一定的安全系数、圆整后，确定的工作阻力为7200KN。

2.5.1按冒落充填法进行计算

支护强度:

Ps＝n·M/（Kp-1）·γ·9.8

式中：Ps——支护强度，kN/ m2 ；

M——采煤高度， 取3.5m； Kp——岩石碎涨系数，取1.3 ；

n——支架受力不均匀系数，根据煤层取3.0； γ——顶板岩石容重 ，2.6 t/ m3 代入上式

支护强度P s =3.0×3.5/(1.3-1) ×2.6×9.8＝891kN/m2 液压支架工作阻力Qs= Ps·(Bc·Sc) 式中： Qs——支架工作阻力，kN Ps——支护强度，kN/ m2 Bc——支架控顶距离，取4.63m Sc——支架中心距，1.5 m

液压支架工作阻力Qs＝891×（4.63×1.5 ）＝ 6187 kN

下面我们采用岩重法计算支护强度。 预期支护强度计算公式 qH=NHγ 式中: qH ------预计液压支架顶板载荷,t/m2;

N-------支架载荷相当采高岩重的倍数.中等稳定顶板以下国内取N=6～8，德美等国一般取9～15.我们取值6～8。

H------- 最大采高,取4.2m; γ-------顶板岩石密度,取2.6 t/m3 则 qH=NHγ

=（6～8）×4.2×2.6 =65～87t/m2

考虑支架支护效率η=0.9（η一般取0.85～0.95之间），则支架的支护强度应为qZ=qH/η=（65～87）/0.9=72～97t/m2 取1MPa.

支架工作阻力的确定:

P?qZ?LK?LD?B

式中 P－支架工作阻力（kN）； Lk－梁端距 0.53m； LD－顶梁长度 4.78m； B－支架宽度 1.5m；

P＝1×10×（0.53+4.78）×1. 5=7965kN

我们计算支架所需支护强度不小于1MPa，工作阻力应不小于8000kN， 根据9421工作面的顶底板岩性，及断层明显，安全起见我们建议工作阻力取9500kN，支架的高度应在2.2米～4.3米范围内变化。

3按现行较通用的岩石容重法公式qz?Kd?式中：

qz——支护强度，kN／m2；

M???n计算： Kp?1 Kd——动载系数1.2-1.4，取Kd=1.3；

M——煤厚(煤层厚度12m，按75％回收率计算)，取M=9m； Kp——冒落矸石碎胀系数，取Kp=1.35； γ——顶板岩石容重，取γ=25kN／m3。 n——采放比影响系数0.8-1.0，取n=0.9； 则：qz=1.3*9*25*0.9/(1.35-1)=752.1kN／m2 支架工作阻力:P=qz(LK+LD)B 式中：P——支架工作阻力，kN； LK——梁端距，取LK=0.4m； LD——顶梁长度，取LD=4.6m；

B——支架宽度，取B=1.5m。

则:P=752.1*(4.6+0.4)*1.5=5640kN，考虑支架的支撑效率及留有一定的富裕系数，支架工作阻力应该在6000KN左右。

已知本支架为四柱放顶煤支架，故选取立柱缸径为φ230。为充分发挥立柱的支撑能力，最终确定支架工作阻力为6600KN，立柱安全阀调定压力39.71Mpa。

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