液压支架选型设计.docx

辽宁工程技术大学采掘机械综合训练题目：液压支架选型设计班级：姓名:矿电11-指导教师：师建国完成日期：2014/12/29综合训练任务书一、设计任务及要求(1)根据所给原始数据进行液压支架选型的详细计算；(2).编写综采工作面液压支架选型设计说明书：(3)采煤设备与工作面综采设备配套关系图设计原始数据及条件：煤层产度截割阻抗A煤层顶乌条件工作面长设计产量e(N/mm)倾角*币度5)(万T/a)HmaxHmin老顶直接顶生产安排3.11.635011川级3类125801.一年工作日按300天计算2.实行三班工作制，两班采煤,一班准备，每天生产16小时。二、上交材料(1)设计图纸(综采工作面设备配套关系图)(2)设计说明书三、进度安排(参考)(1)熟悉设计任务，收集相关资料(2)拟定设计方案(3)绘制图纸(4)编写说明书(5)整理及答辩四、成绩评定成绩：教师日期目录1液压支架选型的基本原则42确定液压支架架型42.i顶板分类（级）42.2架型与支护强度初选53主要参数计算和支架型号的确定53.1支架高度53.2支架主要结构确定33.2.1顶梁长度33.2.2底座的宽度73.2.3支架中心距确定73.2.4支架移驾步距确定73.3支护强度和工作阻力73.4初撑力73.5移架阻力及推溜力73.6确定支架类型74性能验算94.1顶板支护形式84.2底板比压84.3工作阻力（支护强度）和初撑力的验算94.4顶板覆盖率94.5通风断面计算104.5.1按工作面温度计算风量124.5.2经验供凤134.5.3风速计算155支架布置台数116乳化液泵站的选型136.1乳化液泵156.1.1泵站压力的确定176.1.2泵站流量确定156.1.3选择乳化液泵116.2乳化液泵的电机功率136.3乳化液箱容积的验算156.4乳化液167设备的空间尺寸配套关系13参考文献151.液压支架选型的基本原则要顶得住，它的初撑力和工作阻力要适应直接顶和老顶岩层移动所产生的压力（包括二次来压），使控顶区的顶板下沉量限制到最小程度。要移得走，它的结构形式和支护特性，要适应直接顶下部岩层的冒落特点，尤其要注意顶板在暴露后尚未支护情况下的破碎状态，要尽量保持该处顶板的完整性。支架底座要适应底板岩石的抗压强度，以防底软而使支架陷入底板。要适应采高变化和按煤层倾角考虑的对支架稳定性的要求。要满足通风（尤其是高瓦斯工作面）和行人的需要，以及要和采煤机、运输机配套。要考虑投资，力求以较低的投资获得所需的技术经济效果。支架复用次数高，损坏情况少,即能降低吨煤成本。按开采技术特点，可将煤层厚度分三类：薄煤层一-从最小可采厚度到L3m；中厚煤层1.33.5m；厚煤层-大于3.5m。按开采技术特点,将煤层倾角分为三类:缓倾斜煤层-一0。25°倾斜煤层一-25。45。；急倾斜煤层一-45°、90。倾角小于12°的煤层对于综采机械化来说，最为有利，一般可以不考虑设备自重分力的膨响。煤层倾角加大，会使采煤机上行采煤时的牵引阻力加大，并造成机器下滑的危险；使支架的横向稳定性变坏，甚至下滑、倾倒:输送机也会下滑，给采煤工作造成困难。2.确定液压支架架型按顶板分类方案对液压支架的架型进行初选。根据煤炭部（81）煤科字第429号文件关于缓倾斜煤层工作面顶板分类方案，按稳定性不同直接顶分为四类，按来压强度不同将老顶分为四级，并分别提出相应的架型、支护强度和顶板管理方法。2.1顶板分类（级）直接顶分为四类，见表27。老顶分为四级，见表2-1。表2T缰修斜焦IK回果工作IiSl板分类方*老Jff分级别指株IIIN周期来压星现不明显明显3烈极蛋烈日落常充费采空区再度NkH和初次来压步近0，mN>350.3<NQ51.1=25-600.3<NS-5。>50N0,31.g255QNQ.31.,>SU直接项分炎类别指标、1S34不W定顶板中等目定顶板0定京板垦硬3（板主要指标，强度指数D<3031-7071120>1N无直接加.厚度在25m以上,岩石的单向抗压%度l>>60*80MPal节理裂隙间更和分J5*度大于1m的整体岩层3考指标，直接Jl初次瞥落步距1.fmB9*1819*25>252.2架型与支护强度初选正确选择支架的架型，对于提高综采工作面的产量和效率，充分发挥综采设计的效能，实现高产高效，是一个很重要的因素.本矿煤层赋存条件较好，煤层倾角11°,为缓倾斜煤层，煤层截割阻A=350N/mm,煤层厚度适中为3.1m,井型为中型矿井，工作面设计长度为125m,设计能力为80万t/a,直接顶为3类中等稳定顶板，老顶为山类顶板，周期来压明显，要求工作面支护强度较大（见表2-1）。综上所述，选用抗水平推力强且带护帮装置的掩护式支架。由于煤层倾角小于15°,不设防滑和调架装置。3.主要参数计算和支架型号的确定3.1支架高度支架高度一般系指支架的最大和最小结构高度，它必须适应煤层采厚变化所要求的最大和最小支撑高度。最小高度过大，可能会出现压架现象；最大支撑高度过小，可能会造成丢煤浪费资源，或支架顶空现象。支架的最大和最小支撑高度，应根据煤层厚度的变化合理选择，片面地认为调高范围越大越好，过大地加大调高范围将增加设备重量及制造成本。支架高度可由下式计算：Hmh±s-2hnh,i-S2-ac式中："max支架最大结构高度，（m）;"mm支架最小结构高度，（m）;大煤层最大采高,（3.Ira）:儿煤层最小采高，（1.6m）：Sl支架前柱上方顶板下沉量，一般取0.1m；S2支架后柱上方顶板下沉量，一般取0.2m；"支架前移时可缩余量，一般取不小于0.05m；C支架与顶底板间的浮煤，破肝厚度一般取Ojnu即：HmaX=3.2m,"mi=.25m<,根据一些生产的实际经验，为防止伪顶冒落而引起支架顶空现象和一些难于预见的因素，最大结构高度"max,要在计算的基础上，再考虑增加0.10.3m的富裕量。取"max=3.3m,Hnl话=1.25m。确定支架的最低高度时还应考虑到井下的允许运输高度。支架的伸缩比K=三=2.64S小瓜K"值的大小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超强.3.2支架主要结构确定3.2.1顶梁长度顶梁长度取决于必要的作业空间和通风断面要求，还与支架方式有关。支护方式有超前支护和滞后支护两种方式。根据选定的掩护式架型和超前支护方式，估算支架的顶梁长度，如图4-2所示。=+y+d+a-HtgaC=200+1350+900+4-3100×tg20-3=1421.69mm式中：铲煤板铲尖到煤臂的距离，取10020OmnI（具体大小也可计算）:y=F+G+J+V=2（X）+35O+4OO+4OO=1350mm式中：F铲煤板宽度，一般取150240mm；G中部槽宽，350mm；J导向槽宽度，无链牵引时尚有齿轨部分宽度;图1-2立柱倾角:C梁端距，取250350mu"由结构而定，考虑支架稳定性和减少底座前端的比压。">300mm;%通常=0.91.2m,在中厚煤层中可设置为人行道；4由结构而定，一般情况为300500m*顶梁全长：l=hl+b?+A=1421+lOOO+4OO=2821mm=2.8m注：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、移架速度和稳定性，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。对于支撑式和支撑掩护式支架，由于立柱为双排布置，支撑力较大，故这类支架的顶梁较长，当采用滞后支护时，顶梁全长为2.5m左右：当采用及时支护时，顶梁全长为3.（4.011k对于掩护式支架，由于一般用于破碎顶板，应尽量减小支架对顶板的重复支撑次数，加之立柱多为单排布置，故顶梁长度较小，通常1.5、2.5m,最大达3m左右。顶梁的宽度应根据支架间距和架型来定。我国规定支架标准中心距为L5m。掩护式和支撑掩护式支架包括侧护板在内的顶梁宽度为1.4、1.6m（下限为侧护板收缩时的运输宽度，L5m为支架的正常宽度，1.6m为调架时侧护板伸出后的最大宽度）.垛式支架的架间距一般为0.2m。3.2.2底座的宽度支架底座宽度一般为1.11.2m。为提高横向稳定性和减小对底板比压，厚煤层支架，可加大到1.3m左右，放顶煤支架为1.3、L4m。底座中间安装推移装置的槽子宽度，与推移装置的结构和千斤顶缸径有关，一般为300、38OnIn1。3.2.3支架中心距确定支架中心距有L25m,1.5m,1.75m,2.05m,与刮板输送机溜槽长度相适应。取1.5m<,3.2.4支架移驾步距确定与配套采煤机截深相对应，推移装置的行程要大于采煤机的截深（06）。3.3支护强度和工作阻力支架的结构尺寸确定之后，与支架重量和成本关系最大的参数是支架的支护强度。从理论上分析，合理的支护强度应正好与顶板压力相平衡。支护强度过大，不仅增加支架重量和设备投资,而且给搬运、安装带来困难；过小则会造成顶板过早下沉、离层、冒落，使顶板破碎，造成顶板维护困难。因此支护强度的大小应取决于工作面采场矿压的大小。但由于目前对采场矿压的大小还不能进行准确的定量计算，这样Fl前主要以经验法或实测数据，来确定支架的支护强度。下面介绍两个经验公式：心忆。式中：q-液压支架的支护强度，（t/"/）；"平均采高，取H=2.3m:/顶板岩石容量，一般取7=2.37/加K顶板岩石破碎膨胀系数，一般取1.21.5：工作面倾角，a="。；支架"取1.2(取尸=1.6)：0顶板周期来压动载系数(周期来压强烈顶板：/取L5L7。)。即：q50.97(T2)q=KHyX0T(MPa)式中：K一作用于支架上的顶板岩石系数，取k=8。H一平均采高，取H=2n；Y-顶板岩石密度，一般取2.3Xlbkg/ml即.9=XrW×105=8×2×2.3l05×105=0.37(Mp)取q=0.37(Mpa).支架工作阻力P应满足顶板支护强度要求，即支架工作阻力由支护强度和支护面积所决定。P=<7FxlkN式中F-支架的支护面积，m2.可按下式计算F=(L+C)(B+KJ=(L+C)A,m2式中：L-支架顶梁长度，3.5m：C-梁端距，取250350mm：B一支架顶梁宽度，tn；K一架间距，m：A一支架中心距，1.5m。F=(3.5+0.3)×.5-5.7(m2)P=0.37×5.7×IO3=2109(kN)对支撑式支架，支架立柱的总工作阻力等于支架工作阻力。对于掩护式和支撑掩护式支架，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