小庄煤矿特厚煤层液压支架的选型设计

刘晓卫 李秉天

摘 要：在小庄煤矿特厚煤层方面，传统的支架形式已经不能满足工作要求，因此，在未来工作中应制定完善的工作方案，遵循科学化的原则，正确开展液压支架的选型设计活动，弥补小庄煤矿特厚煤层的生产缺陷，改善相关的支架形式。针对于此，文章分析小庄煤矿特厚煤层的情况，提出关于液压支架的选型设计原则与措施，为其后续的使用夯实基础。

关键词：小庄煤矿特厚煤层；液压支架；选型设计

中图分类号：TD355.4 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）20-0076-02

Abstract： In the extra thick coal seam in Xiaozhuang Coal Mine， the traditional support form can no longer meet the requirements of the work. Therefore， in the future work， we should formulate a perfect work plan， follow the scientific principle， and correctly carry out the selection and design activities of hydraulic support. Make up for the production defects of extra-thick coal seam in Xiaozhuang Coal Mine and improve the relevant support form. In view of this phenomenon， the following paper makes an analysis of the extra-thick coal seamin Xiaozhuang Coal Mine， puts forward principles and measures for the hydraulic support selection design， to consolidate the foundation for its subsequent use.

Keywords： extra thick coal seam in Xiaozhuang Coal Mine； hydraulic support； selection design

在小庄煤矿特厚煤层的液压支架选型设计环节中，应树立正确的观念意识，通过科学合理的方式开展相关选择与设计活动，以此提升液压支架的应用效果，满足当前的高质量液压支架的使用要求，达到预期的工作目标。

1 案例分析

小庄煤矿的主要位置就是东北塬区，是极塬的重要组成部分，可以划分成为黄土塬以及河谷平川区域，具有开阔性的特点，海拔1000米到1200米，泾河合谷方面的高程是850米到870米之间，西部区域的边缘属于泾河的河谷。红崖河与相关的煤矿东南区域相互临近，汇入到泾河区域，煤矿范围之内，最高区域的高程是1177米，最低区域的高程是843米，相对之间的高差是334米。在该区域的煤矿特厚煤层的开发工作中，矿压很高，很容易诱发顶板下沉的现象，液压支架难以发挥出保护性作用，既有的支架已经发生了四连杆销轴断裂问题，且连接孔已经开始拉长，立柱区域的柱头结构与定量结构出现了变形的现象，连接耳也会出现撕裂的现象。对于工作面相关的运输巷道而言，已经出现了严重的变形问题。为更好的解决相应问题，应正确的开展液压支架的选型设计活动，结合具体的要求与特点等对其进行合理设计，以此将不同的选型设计作用发挥出来。

2 小庄煤矿特厚煤层液压支架的选型设计

2.1 选型措施

近年来在我国放顶煤开采技术快速发展的进程中，多数研究者已经开始重视综合开采支架方面与围岩方面的研究，在液压支架选型方面，应该全面的考虑到悬顶距的情况，明确支架合力作用点与相关的煤壁具体的距离，全面分析支架的水平作用力状况，并合理分析垂直作用力。在选型的工作中应该尽量的减少悬顶距促使水平类型与垂直类型作用力的全面提升，在一定程度上可以将合力作用点的位置与相关的煤壁接近。在工作面范围之内的支架，可使用侧护板对间隙进行合理的封闭处理，在使用期间支架很容易出现扭斜的现象，经常会出现变形现象，也容易发生伸缩困难的问题，所以，在选型工作中，应该确保支架与相关的刮板运输机设备之间，处于垂直的状态[1]。

当前在综合工作面方面，供给选择的支架类型主要就是四柱正连杆地位放顶煤类型、反四连杆类型與两柱掩护类型、单摆杆类型以及组合类型的液压支架。而在小庄煤矿特厚煤层的液压支架选型工作中，可以选择目前广泛使用的四柱正连杆支撑掩护类型或是两柱掩护类型的设备，可通过相关液压支架的选择与使用，促使相关设备的合理使用。

支撑掩护类型的液压支架，不仅具有支撑功能，还有掩护的优势，顶梁区域比较长，所以顶板方面的支撑力很高，且多数支撑力均集中在定量的后端区域，切顶力很高，因为使用了掩护梁体以及四连杆，应用性能很好，能够承受很高的来自于煤壁区域的推力，稳定性很高。当前在实际工作中，主要使用四柱正连杆地位放顶类型的液压支架，主要因为此类技术的应用时间很长，相比较很成熟，且适应能力高。与此同时，在相关技术的创新方面，存在很大的风险。对于两柱掩护类型的放顶煤液压支架而言，虽然已经弥补了传统支架的缺陷，但是，在复杂区域之内使用还存在很多的适应性问题，所以，在选型的过程中应该选择四柱正连杆地位放顶类型的液压支架，开展相关的设计工作[2]。

2.2 关键技术参数的设计

当前在放顶煤支架方面，主要的架型就是四柱支撑掩护类型的液压支架，已经推广了很多套，经常使用的支架，运作期间的阻力在3800kN到15000kN左右，机采的高度在3米到4米之间。而在四柱放顶煤支架方面，创新改革之后工作阻力可以提升为21000kN，有助于弥补传统支架的不足，预防“拔后柱”的问题，最高的高度在5米左右，能够一次性的进行20米高度的煤层处理。在两柱方面的放顶煤液压支架方面，其使用期间的高度最大可以达到6.3米，最高的运行阻力是21000kN[3]。

两柱类型综放支架受力方面，可以按照图1进行力学结构的研究，选择定量区域以及掩护梁区域的隔离结构，应对01与O方面的力矩平衡方程，于相应支架顶梁上形成顶板的荷载作用，作用力Q的计算公式是：

在公式中f主要就是顶梁区域与顶板区域之间的摩擦系数；h/b主要就是支架的瞬心区域；Pcos？琢主要就是承载力数值；Psin？琢主要就是立柱区域的水平分力数值；Z主要就是平衡千斤顶设备运作的额定工作阻力；l属于平衡千斤顶设备运作阶段支架的瞬心作用力矩数值；W就是掩护梁设备的冒落煤岩作用力数值；c主要就是W数值在瞬心方面的作用力拒数值，S则是Q相关区域与O1区域之间的距离；lp主要就是立柱结构对于相关瞬心区域的作用力拒数值。

在实际计算的工作中，对于瞬心位置的相应h/b而言，数值很小，因此，在1/（1-fh/b）、ph/bsin？琢方面，其不会对相关的支架结构承载力产生一定影响，而W则是掩护梁方面的冒落煤岩作用力，在一定程度上掩护梁也不会对承载力产生影响[4]。

如图2所示，在计算各个部位工作阻力的过程中，应树立正确的观念意识，采用相应的公式合理进行計算。

在相关的公式中，P1与P2主要就是四柱类型放顶煤液压支架前排与后排立柱方面的工作阻力，而？琢1与？琢2代表着前排与后排立柱的倾角，l1代表着前排与后排立柱对相关O1点的作用力矩数值，在实际选型设计的过程中，必须要根据具体的要求开展各方面计算活动，以便于明确是否有设计方面的问题，采用正确方法开展相互之间的计算活动[5]。

目前在液压支架的设计领域中已经开始使用相关的自动化设计方式，在一次采全高工作面的过程中，基本上会使用两柱掩护类型的液压支架设备。此类设备与四柱类型的支架相较，主要使用单排立柱的形式，很容易进行单机类型的自动化控制，在降低操作处理与升起操作处理期间，可以达到自动化的处理目的[6]。

3 结束语

在小庄煤矿特厚煤层液压支架的选型设计工作中，应总结丰富的经验，根据目前的选型设计特点与需求等，编制出相应的计划内容，改善传统的液压支架形式，在合理选型设计的情况下，将不同设计方式的作用与优势充分发挥出来，以此增强相关的设计效果，不断的优化特厚煤层液压支架的选型设计方式与手段，增强各方面的设计工作效果与水平。

参考文献：

[1]李松茂.特厚煤层综放开采覆岩结构及矿压显现特征分析[J].

煤，2019（3）：70-72.

[2]王海军，孙红发.8.8m超大采高液压支架支护强度研究[J].煤炭技术，2018（10）：266-268.

[3]于斌，朱卫兵，李竹，等.特厚煤层开采远场覆岩结构失稳机理[J].煤炭学报，2018（9）：2398-2407.

[4]2018年度煤炭装备制造业十大新闻[J].中国煤炭工业，2019

（1）：31-33.

[5]王洪宾，宋延德.大采高综采工作面过断层的围岩注浆加固技术探讨[J].内蒙古煤炭经济，2018（20）：63-64.

[6]王纪尧.邹庄矿大倾角中厚煤层综采矿压特征及围岩控制技术研究[D].安徽：安徽理工大学，2018（14）：66-99.