-综采工作面支护设计(最终）————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第一节 巷道布置和工作面基本参数一、巷道布置本工作面正、付巷沿煤层走向方向布置,正巷长度为1228m ,付巷长度为1１６８m ，切巷长度为２40m 。
附图一:巷道布置图二、巷道支护形式和断面特征:第二节 支架设计选型计算一、液压支架选型原则１、支护强度应与工作面矿压相适应。
支架的初撑力和工作阻力要适应直接顶和基本顶岩层移动产生的压力,将空顶区的顶底板移近量控制到最小程度。
２、支架结构应与煤层赋存条件相适应。
３、支护断面应与通风要求相适应，保证有足够的风量通过，而且风速不得超过《煤矿安全规程》的有关规定。
4、液压支架应与采煤机、刮板输送机等设备相匹配。
支架的宽巷道名称 断面形状 净宽 (mm) 净高 (m ｍ) 毛宽 （mm ）毛高 （ｍm) 支护形式 11-１０5１巷 矩形 44 3０0 锚网梁、锚索、架棚 １1-1052巷 矩形 44 300 锚网梁、锚索、架棚 11-10５切巷矩形65３0０锚网梁、锚索度应与刮板输送机中部槽长度相一致，推移千斤顶的行程应较采煤机截深大100-2０0mｍ，支架沿工作面的移架速度应能跟上采煤机的工作牵引速,移架速度还应满足生产指标的要求，支架的梁端距应为３４0mm左右。
二、液压支架选型依据及内容1、选型依据：支架选型前必须将工作面的煤层、顶底板及采区的地质条件全面查清、探明,编出综采采区、综采工作面地质说明书。
2、选型内容:选择支架时,要确定下述内容：支架类型，如支撑掩护式或掩护式；立柱根数；支护阻力,包括初撑力、额定工作阻力；支架结构高度,包括最大和最小高度;顶梁和底座的结构形式、尺寸及其相对位置；对防滑、防倒、防片帮、调架、移架、端面维护等装置的要求;操作方式、阀组性能等。
三、基本支架初步设计1、基本支架主要技术参数的确定⑴支护强度（工作阻力）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,目前主要以经验法或实测数据,来确定支架的支护强度。
①采用经验公式计算支架的支护强度:510,q KH Mpa γ-=⨯=８×3.3m ×2．5×１03×１0-５ｋｇ/ｍ3=66×１0-2Ｍpa=０.６6M ｐa式中：q —支护强度；K —作用于支架上的顶板岩石系数，一般取５-8。
顶板条件好、周期来压不明显时取下限,否则取上限; H —采高，３.３ｍ;γ—顶板岩石密度，一般取2．5×103kg ／m 3。
经过经验公式计算可知,工作面支架支护强度0．66Ｍpa 。
②采用载荷估算法计算支架工作阻力：支架立柱的工作阻力P 应满足顶板支护强度要求，即支架立柱的工作阻力由支护强度和支护面积所决定。
P=200+8L ｏ，KN/m ２式中：P —液压支架工作阻力，KN ；L ｏ—老顶初次来压步距，根据11-1０3工作面老顶来压步距为22.６m 。
可按下式计算P=200+8Ｌo ＝200+8×２２．6=３80．8,KN ／m ２ 支架的支护面积，m 2。
可按下式计算 F=（Ｌ+C)(B+K 1）,㎡=（3．675+0.３4）×（1.6５+0．1）=7．02625㎡式中：F —支架的支护面积，m 2L —支架顶梁长度，3.675m;C —端面距，0.3４m;B —支架顶梁宽度,1.65m ；1K —架间距，0.1m ；通过公式Ｐ=2００+8Lo,ＫN ／m 2可知,Ｐ=380.８×7.0262５=2675.5９6KN经过经验公式计算可知,计算的支架立柱工作阻力为２67５.59６KN 。
⑵采用经验公式计算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, 支架高度可由下式计算： max H =max M +a=3.4+0．２=3.6mm in H =m in M -S -b －c =３.２－0.1－０．2-0．１＝2.８m 式中:max H —支架最大结构高度，〔m 〕; m in H —支架最小结构高度,〔m 〕； max M —煤层最大采高，〔ｍ〕取3.4m ；m in M —煤层最小采高,〔m 〕取３.2m;a —考虑伪顶冒落后,支架仍有可靠初撑力所需要的支撑高度的补偿量;中厚煤层可取0.2m ，厚煤层可取0.3m;薄煤层应适当减小；〔m 〕取0.2m;S —顶板最大下沉量,（一般取支架后排立柱处顶板的下沉量,可借鉴邻近工作面的观测资料选取，Ⅰ级老顶取最大值，Ⅳ级老顶取最小值;若无这方面资料，可按0.1ｍ选取）;根据相邻工作面１１－１03工作面观测资料取0.1m ；b —支架卸载前移时，立柱伸缩余量，取０．2m;c —支架顶梁上存留的浮煤和碎矸厚度，一般取０．０5-0．1ｍ，取0．1ｍ；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 H ,要在计算的基础上,再考虑增加0．1～０.4m 的富裕量。
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maxminS H K Hs 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越强。
采用单伸缩立柱，s K 值一般为1.6左右。
经过经验公式计算可知,支架的最小支撑高度为2．8m,最大支撑高度为3.６m 。
2、确定支架型号根据本工作面顶底板岩性、煤厚、矿压、通风断面等因素，确定本工作面选用 ＺY ８600—18／38型两柱掩护式液压支架，支架特征为：支撑高度：１8００—３8０0mm支架宽度:165０mmﻩ支架中心距:1750mm支架顶梁长度:36７5mm支架初撑力：6410KＮ支架工作阻力：8６０0KN支护强度:1.0４-1.1１Mｐａ底座比压：２．４6-２.5４Ｍpa卸载压力：42．２6Mpa质量：2９.２t额定供液压力:3１．５MPａ立柱最小伸缩量：１06ｍm立柱最大伸缩量：1894mm经过以上各公式计算可知，ZY860０—１8/3８型两柱掩护式液压支架支护强度为1.04—1.1１Mpa,能够满足工作面工作面支架支护强度0.66Mpａ；ZY86０0—18/38型两柱掩护式液压支架支护强度为８600KN，能够满足工作面工作面支架立柱工作阻力为２675.5９6KN；ZY8６00—18/38型两柱掩护式液压支架支撑高度:１８0０—3800mｍ,能够满足支架的最小支撑高度为2．8m,最大支撑高度为3.６m;故确定本工作面选用 ZＹ８600—１8/38型两柱掩护式液压支架。
四、确定过渡支架型号过渡支架布置在工作面与回采巷道的交汇处，与基本支架一样，应有足够的工作阻力、拉架力、推移力，走得动,还要有合理的结构形式，以保证维护的空间。
过渡支架与工作面基本支架相比不同点在于,其一是工作面两端是运输机的机头和机尾,它们位置较高，横向尺寸较大,要求支架立柱前方空间较大，同时又要保证足够支护强度；其二是两侧过渡是工作面与正、付巷的交叉口,空顶面积较大,顶板比较难以维护，要求支架的稳定性好；其三是支架架型不易过于复杂,应考虑与基本支架的适应性，因此过渡支架选用与基本支架相同的架型，即两柱掩护式支架,确定工作面过渡支架选用ＺYＧ８６０0-18/38型两柱掩护式液压支架，支架特征为：支撑高度:18０0—3800mm支架宽度：１６50mm支架中心距:175０mm支架顶梁长度:407５ｍｍ支架初撑力:6４１0ＫN支架工作阻力：8600KN支护强度：1.04-1.11Mpa底座比压:２.4６－2.54Mpa卸载压力:４２.26Mpa质量:30.4ｔ额定供液压力：３1.5MPa立柱最小伸缩量：106mm立柱最大伸缩量：1８94mm 五、性能验算 1、底板比压顶板压力是通过顶梁、支柱传到底板的,如底板的抗压如强度小于支架所要求的抗压强度,则支架底座会被压入底板。
因此，合理的选择支架对底板的最大比压（支架技术特征表中可查),是支架选型中一个很重要的指标，特别对于底板松软的工作面更为重要,必要时应进行测定和计算。
计算公式如下：q ＞⋅m q ⋅1K 2K =1.２３×１×1.６=１.97即:2.46~２.54>1.9７式中：q —实测底板的最小抗压入强度;⋅1K —底板载荷集中系数,一般取1；2K —洒水影响系数,一般取１．2～1．6;⋅m q —支架对底板的最大比压，可由支架特征表查得，取1.23根据公式q >⋅m q ⋅1K 2K 可知,2.46~2.５4>１.９７,能够满足要求。
2、顶板覆盖率支架顶梁对支护面积的覆盖率为1100%()()BLL C B K δ=⨯++=1.65×3.6７5／(3.６75+０．34)×（1.65+0.１)×10０% =86％式中：δ—覆盖率；B—顶梁宽度，〔ｍ〕;取1．65mK—支架间距，〔m〕;取0.1ｍ1L—顶梁长度,〔m〕;取3.6７5ｍC—端面距,〔m〕;取0.34mK:有侧护板的支架取0.１m,无侧护板的支架取0．1~0.2m。
1:覆盖率应符合顶板性质的要求,一般不稳定顶板不小于87％—95%;中等稳定顶板不小于75％—8６%；稳定顶板不小于６０%—７０％。
根据公式计算可知,覆盖率为８6%，属于中等稳定顶板，满足现场实际情况。
六、性能校核1、按承压校核Pc=7２.3Hm+4.5Lp＋７8.９Ｂｃ-10.24N－６２.1其中：Pｃ—额定支护强度下限,KN/ｍ²；Ｈm—工作面采高取３.３ｍ;Ｌp—基本顶周期来压步距取14.９ｍ；(取上层11-10３综采工作面周期来压步距14.９m）Bc—控顶宽度（其值为梁端距+顶梁长度=0.3４+3.6７５+０.６= ４.615ｍ)N—充填系数（Ｎ=Hi/Hｍ＝直接厚度／采高＝３.３/3.3=1m)则:Pｃ＝72.3×3.３＋４．5×14.9+78.9×4.61５－1０.24×1-62.1＝２3８.59+6７.05+３６４.123５-10．24-６2.1＝597．4２３5 ＫN/m2 ≈０．6０Mpa１．04MPa＞０.６0MPa综上所述,支架额定支护强度为0.６0Ｍｐa,小于支架支护强度下限１.04MPa,因此所选用ZY86０0-18/3８两柱掩护式支架满足支护要求。