充填采煤工作面液压支架的设计.pdf

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1、2016年第5期煤矿机电周凯．充填采煤工作面液压支架的设计[J]．煤矿机电，2016(5)：1-3．doi：10．16545／j．cnki．cmet．2016．05．001充填采煤工作面液压支架的设计木周凯(中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，山西太原030006)摘要：针对充填开采需要，根据充填工作面地质条件及生产工艺要求，研制了用于充填开采工作面顶板支护的专用液压支架，并对支架结构特点及主要技术参数进行了阐述。运用有限元分析和理论计算两种方式对液压支架结构强度进行了校核并加以对比，保证了设计的可靠性

2、。关键词：充填开采；液压支架；有限元分析中图分类号：TD355+．41文献标识码：B文章编号：1001—0874(2016}05—01301—03DesignofHydraulicSupportforStowingCoalMiningFaceZhouKai(CCTEGTaiyuanResearchInstituteCo．，Ltd．，Taiyuan030006，China)Abstract·Accordingtotherequirementsofthestowingmining，onthebasisoft

3、hegeologicalconditionsandtherequirementsoftheproductiontechnologyprocessdevelopedforstowingminingworkingfaceroofsupportspecialhydraulicpoweredsupport，andhascarriedontheelaborationtothescaffoldstructurefeaturesandmaintechnicalparameters．Byusingthefiniteel

4、ementanalysisandtheoreticalcalculation，thestructuralstrengthofhydraulicsupportischeckedandcomparedwiththetwowaystoensurethereliabilityofthedesign．Keywords：stowingmining；hydraulicsupport；finiteelementanalysis0引言完全垮落法控制顶板的长壁综合机械化采煤技术是我国煤矿生产企业广泛采用的采煤方法，但此采煤

5、方法会破坏煤层上覆岩层结构，破坏地下水及含水层，导致地表沉陷和地表建筑物损毁，严重危害人类生存环境。同时，大量矸石直接外排堆积，占压土地，污染环境。在煤炭开采过程中以充填方式控制，顶板垮落可以有效减小对地表环境的破坏和影响，还能使大量“三下”(即：水体下，建筑物下和公路、铁路下)煤炭资源得到有效利用¨引。1支架工作阻力确定旧刮新阳煤矿充填采煤工作面开采二叠系山西组2*山西省煤基重点科技攻关项目(MJ2014-07)号煤层，煤层厚度2．1～2．3m，无夹矸，属稳定可采煤层。煤层倾角4。～9。，平均倾角6。

6、。充填工作面煤层顶底板地质情况如表1所示。表l充填工作面煤层顶底板地质情况为了能准确合理地确定充填液压支架的工作阻力，依据工作面上覆岩层结构，分别采用8倍采高岩重估算、回归经验公式、按Ⅳ级基本顶条件计算3种常用的支护强度计算方法进行计算，取3者中的最大值0．66MPa。·2·煤矿机电2016年第5期液压支架工作阻力按下式计算：譬只=R·B。孑(1)JLJ式中：只——支架工作阻力下限，kN；心——支架支护强度，取值0．66MPa；曰。——支架最大控顶距，取值6．5m；Js。——支架中心距，取值1．5In；

7、K——支撑效率，取值0．9。经计算得，支架工作阻力下限为7150kN，取整为7200kN。2支架结构特点及主要技术参数新阳煤矿充填采煤工作面实行一采一充循环作业方式，充填步距2．4m。充填物料采用矸石、粉煤灰为基料，加入胶凝材料和水混合成高密度膏体材料。根据充填作业工艺要求，充填支架要实现顶板支护、充填空间维护和充填体充实三项功能，为实现这些功能，设计了ZCY7200／16／26型充填液压支架，其结构如图1所示。该液压支架主要由顶梁、伸缩柱、底座、可伸缩尾梁、伸缩挡板等组成，其主要结构特点为：1)采用伸

8、缩杆式结构连接支架顶梁和底座，在保证支架整体稳定性的基础上，有效减小支架纵向尺寸。2)支架顶梁与伸缩杆采用横向销轴连接，满足顶梁前后4-15。方向摆动的要求，以适应工作面顶板起伏变化。3)支架顶梁采用刚性整体式结构，强度高。顶梁前部设置伸缩梁，采煤机割煤后伸缩梁伸出，能够及时对顶板进行有效支护。4)支架顶梁后端铰接伸缩式楔形尾梁，尾梁可上下摆动以适应顶板起伏，端部采用楔形结构，既有利于增加充填体充实高度，又方便充填体固结后尾梁顺利撤出。5)