某礦井刮板輸送液壓支架選型分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u246871.1井田位置 1136561.2煤礦交通 427531.3煤礦水文地質(zhì) 4311141.4煤層情況 5240191.5煤質(zhì)情況 5261071.6設(shè)計能力及服務(wù)年限 665751.7盤區(qū)布置 662671.8資源儲量 748761.9地形地貌及地表水系 7123961.10井田開拓 869751.11氣象及地震情況 849611.12主要自然災(zāi)害 915579第二章液壓支架選型 1060822.1支架高度 1067192.2確定支架伸縮比 10198722.3計算頂梁長度 11260172.4頂梁寬度確定 1279672.5底座的寬度 12261972.6選取支架中心距 1233482.7支架的移架步距 12239032.8支護強度與工作阻力 13127592.9確定初撐力 14275422.10移架阻力和推流力 14172352.11選擇液壓支架 14281282.12驗算 16222292.13過渡支架選型及技術(shù)參數(shù) 17103232.14端頭支架選型及技術(shù)參數(shù) 17第一章巴彥高勒礦井概述井田位置根據(jù)呼吉爾特礦區(qū)2008年2月批準的礦區(qū)總體規(guī)劃，巴彥高勒井田位于礦區(qū)南部，井田范圍由6各拐點坐標圈定，面積65.2734km2，本井田與周邊礦井關(guān)系示意圖見圖1.1。井田境界拐點坐標見表1.1。巴彥高勒井田位于東勝~神府煤田的東南部,由于主要的可采用煤層比較深,井田內(nèi)及其周邊地區(qū)至今尚無生產(chǎn)出大型礦井和中小型煤礦。表1.1拐點坐標點號XY14295278.75236614410.01524295278.75236625051.24334294147.12036625095.73044291524.00036622401.4205428758306064287486.67036614522.350井田與周邊礦井關(guān)系示意圖1.1圖1.1煤礦交通煤礦交通位置狀況見圖1.2。圖1.2煤礦水文地質(zhì)根據(jù)《內(nèi)蒙古呼吉爾特礦區(qū)巴彥高勒礦井水文地質(zhì)補充勘探報告》(2012年11月),井田煤礦水文地質(zhì)補充勘探狀況類型分析可以將其大體劃分三類為第一～二類第二型采用裂隙型補充水的井田水文地質(zhì)勘探狀況觀測條件中等。預(yù)計每年礦井正常平均涌水量797m3/h,最大平均涌水量1196m3/h,根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》(2009年),礦井的主要水文地質(zhì)資源類型情況應(yīng)該較為復(fù)雜。故本項目工程設(shè)計以提高礦井的自然水文地質(zhì)探測性能為復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)防。井田巖的煤層頂部和地下基礎(chǔ)層的底板層對巖石的沖擊強度相對較低,多為柔弱~半堅硬的砂質(zhì)巖石。工程調(diào)查地質(zhì)根據(jù)調(diào)查礦井類型主要分別為第三類第二型第三層狀型頁巖類和該工程調(diào)查地質(zhì)根據(jù)調(diào)查礦井條件分別為中等地質(zhì)類;該調(diào)查礦井主要隸屬于大型瓦斯煤層礦井;有的煤塵煤層存在發(fā)生爆炸的直接危險性;其中的瓦斯煤層主要是容易爆炸發(fā)生起火自燃的劣質(zhì)煤層;沒有對土壤地熱的直接危害。煤層情況煤層傾角本次發(fā)掘井田地層位于現(xiàn)今中國鄂爾多斯高原之東南部,井田的地層構(gòu)造走向形態(tài)基本上按其總體趨勢是地層作為一向沿著北西東南方向快速傾斜的典型單斜地層構(gòu)造,傾向300～320°,地層平均方向傾角1～3°,地層內(nèi)的生產(chǎn)利用狀況沿其結(jié)構(gòu)走向及地層傾向均可能存在一定的幅度變化,但是這個變化趨勢總體變化不大。沿著火山路線的南北走向都是呈現(xiàn)縱寬緩慢的波狀方向發(fā)展,區(qū)內(nèi)沒有一次發(fā)現(xiàn)明顯的火山斷裂或者主要是褶皺狀的結(jié)構(gòu),也沒有明顯的火山巖漿石溢流侵入,地質(zhì)調(diào)查結(jié)構(gòu)簡易。煤層厚度井田范圍內(nèi)所包含的煤層為侏羅系中的傳統(tǒng)延安組,包括2、3、4、5四個煤組,含有少量的煤8～23層,其中礦山全區(qū)或大多數(shù)可以開采的煤層4層(礦山編號分別為3-1、4-1、4-2中、5-1),局部可以開采煤層4層(礦山編號分別為2-1、2-2中、4-2上、5-2上),可以開采區(qū)零星分布的不可以開采煤層2層(4-1下、4-2下),其余的煤層都是無法開采。主要開采煤層3-1煤可采厚度3.2～6.21m，平均5.9m，該煤層的厚度穩(wěn)定,厚度和溫差變化小,其資源量約占總自然資源量的42.35%。煤質(zhì)情況井田內(nèi)的煤質(zhì)主要為低至高~中等濃度水分,特低灰、少量黑色石油和其他低灰、特少量氧化硫和高~中等濃硫,特低磷和高~小量黑色石油和其他低磷、高、特熱值的非常強粘性焰型煤、長焰燃燒型煤及其他弱黏性焰型煤,是良好的民用及工業(yè)動力綜合利用能源煤。設(shè)計能力及服務(wù)年限礦井的日常工作日和時間日常管理制度:按照要求設(shè)計的每個礦井每人年平均每個工作日330d,每天4班按時進行日常作業(yè),其中3班按時進行日常生產(chǎn),1班按時進行日常檢修。每日的凈質(zhì)量提高工作時間一般控制在16h。本項目礦井自然資源豐富,外部建設(shè)環(huán)境條件優(yōu)良、煤質(zhì)保證嚴格、用戶安全穩(wěn)定,開采工藝和技術(shù)條件優(yōu)越,開拓工藝系統(tǒng)簡便,經(jīng)濟效益好,適于各種類型的礦井建設(shè)。礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力標準確定值為4.2mt/a。礦井井型設(shè)計的平均可采儲量556.43mt,其中一個最大水平(3-1煤以上)364.33mt,儲量中的備用壽命系數(shù)大約取1.4,則4.2mt/a井型的電力供電系統(tǒng)服務(wù)器的使用壽命年限大約為101a,其中一個最低水平53.0a。扣除已經(jīng)開始回采的11個礦井開采區(qū)生產(chǎn)資源的存儲量19.44mt/a(3.5a),礦井當期剩余生產(chǎn)服務(wù)資源使用量的年限可以設(shè)定為97.5a。盤區(qū)布置礦井在井上搬運和井下移交煤炭生產(chǎn)時平均需要分別井下布置1個搬運盤區(qū),即13盤區(qū),井下分別需要布置1個3-1煤炭生產(chǎn)工作水平面,達到4.2mt/a的礦井設(shè)計生產(chǎn)能力。首采區(qū)域13盤區(qū)東西寬2.95km，南北長5.18km，面積約為11.3km2。根據(jù)各煤層的相對間距和資源數(shù)量,礦井劃分3個水平,每個煤層按水平分盤區(qū)域共布置6組主要大巷,各一組水平大巷沿著所有采用的煤層方向布置，三條大巷間距50m。根據(jù)煤礦瓦斯、通風及道路交通運輸?shù)刃袠I(yè)技術(shù)性能要求,經(jīng)過綜合地測量分析并設(shè)計充分考慮每個礦井在巷道工程施工期間的現(xiàn)場和實際工作狀態(tài),每個礦井工作面均線上應(yīng)分別布置兩條交通巷道,回風巷一條;散裝貨物巷和搬運巷道各一條。根據(jù)國內(nèi)外厚層巖煤層綜合開采管理技術(shù)的研究發(fā)展和國際應(yīng)用趨勢現(xiàn)狀,結(jié)合目前我國井田煤層開采的主要技術(shù)基礎(chǔ)條件,設(shè)計3-1煤層應(yīng)采用雙向長壁煤層綜合開采機械化一次采全高大采高落的采煤管理方法,全高大冒采高落煤方法采煤進行人工管理煤層頂板,工作面落法進行管理后退式煤層回采。本礦的首采工作面長度約為300m,推進時的方向長度約2500左右。初期建成的投產(chǎn)地段平均涂料厚度約為5.9m,設(shè)計時采用一次性開采全高綜采,最大開采高度為6.2m,最小3.2m。資源儲量總資源儲量（331+332+333+334）共計1040.22Mt。礦井工程設(shè)計計算中的地質(zhì)資源/礦物儲量損失是在泛指為了計算使使用礦井的長期工業(yè)地質(zhì)資源/礦物儲量損失減去按照礦井設(shè)計計算方法所需要計算生產(chǎn)出的自然斷層地質(zhì)煤柱、防水地質(zhì)煤柱、井田中的境界地質(zhì)煤柱、地面上的建(構(gòu))物。礦井工程設(shè)計的實際可持續(xù)采用煤礦資源/煤炭儲量值在減去各種煤礦工業(yè)生產(chǎn)場地和煤礦環(huán)形工程安裝施工車間采用煤柱與主要采礦井巷采用煤柱之間的采用煤炭儲量后,乘以煤礦開采重點區(qū)域的資源回收率即可作為整個礦井工程設(shè)計的實際可持續(xù)采用資源儲量。工業(yè)用生產(chǎn)場地及廠房環(huán)形煤柱安裝場地廠房專用煤柱的基本計算敷設(shè)方法主要是根據(jù)場地巖層沿著位置方向移動的基巖角度方向進行公式計算基本留設(shè),參考了與東勝鐵礦煤田其它崗位相鄰的工業(yè)生產(chǎn)場地廠房和煤礦井,巖層沿著位置方向移動的基巖角度可用公式表示為:其中基巖45°,基巖角度δ=65°。采區(qū)煤層回采率厚中薄煤層一般平均取75%,中厚中薄煤層一般平均取80%,薄中厚煤層按85%比例進行計,經(jīng)綜合測量分析該采區(qū)礦井煤層設(shè)計最大煤層可采儲量一般為582.34mt。地形地貌及地表水系井田位于鄂爾多斯高原之東南部，區(qū)域性地表分水嶺“東勝梁”的南側(cè)，為毛烏素沙漠的東北邊緣地帶。井田北部地區(qū)自然屬于青藏高原半溫帶沙漠性的自然地貌變化特點,大部分井田地區(qū)都已經(jīng)是被第四斷層系統(tǒng)的風暴沉積沙丘斷層所完整覆蓋,多數(shù)是呈類似新月形或類似波浪狀的小沙丘,沒有任何變質(zhì)基巖的山體出現(xiàn)。區(qū)內(nèi)所有森林動物植被品種數(shù)量相對較少,屬半封閉荒漠性森林地區(qū)。井田內(nèi)部并沒有無常年的大量地表性降水徑流。雨水大部分時候是通過地下風沙或積沙直接將水滲透到地下。井田開拓本井田主采煤層3-1煤的賦存深度為628～783m，若采用斜井開拓，主、副斜井提升長度達到1600m左右，已到國內(nèi)斜井提升設(shè)備的極限。根據(jù)地質(zhì)報告，井田內(nèi)第四系厚度為74～154m，淺部全新統(tǒng)含6m左右的流砂層，斜井施工極為困難，工期也較長。另外，根據(jù)臨近礦井的施工經(jīng)驗，本礦井筒施工需采用全深凍結(jié)，采用斜井開拓明顯不合適，因此設(shè)計推薦采用立井開拓方式。

井下的主要運輸機組均采用膠帶式輸送電動機,輔助運輸則采用不同的軌道膠輪機。氣象及地震情況據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯烏審旗地區(qū)氣象站根據(jù)歷年氣溫數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計:當?shù)仄骄罡叩貐^(qū)氣溫+36.6℃,最低氣溫的年平均值分別為-27.9℃;年各月平均當?shù)亟邓棵懿挤謩e為194.7~531.6mm,平均當?shù)亟邓糠謩e為396.0mm,且多部分集中于7、8、9三個降水月內(nèi);年平均當?shù)卣舭l(fā)降雨量分別為2297.4~2833.7mm,平均當?shù)叵陆到涤炅糠謩e為2534.2mm,年平均當?shù)卣舭l(fā)降雨量約等于占年平均降水雨量總和的5~12倍。井田內(nèi)部有季風多雨但云霧少,最大地區(qū)持續(xù)最高風速平均可達24m/s,一般地區(qū)持續(xù)最高風速2.6~5.2m/s,最大最小凍土沉積深度沙塵為1.71m,最大最小凍土深度沙塵和風暴日為50d/a。據(jù)2011年中國對特大地震烈度活動峰峰測值烈度區(qū)劃圖,井田水庫所處地震區(qū)域的特大地震測量活動烈度峰值地震加速度大約為0.05g,地震烈度活動峰值烈度預(yù)測等級峰值為中或相當于特大地震活動強度的其他地方為地震烈度,屬于弱弱地震區(qū)域的預(yù)測峰值范圍,歷史上亦未多次發(fā)生任何造成破壞性的特大地震。主要自然災(zāi)害礦區(qū)的主要天氣和自然災(zāi)害是沙塵暴和冰凍的天氣。夏季降雨集中,雨量大時低洼處易形成水澇,雨量小時易造成干旱。礦井工業(yè)用場地、風井施工場地、礦井安裝車站、風井公路等工程用場地及周邊無任何洪水、泥石流、滑坡、巖崩及其他工程地質(zhì)災(zāi)害,因此各個建設(shè)項目所遭遇的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率較低,危害嚴重程度較低,而且發(fā)生的危險性較小。液壓支架選型支架高度支架高度可由下式計算： (5.1) (5.2)式中：支架最大結(jié)構(gòu)高度，m；支架最小結(jié)構(gòu)高度，m；煤層最大采高，m；煤層最小采高，m；支架前柱上方頂板下沉量，取0.2m；支架后柱上方頂板下沉量，取0.2m；支架前移時可縮余量，一般取不小于0.05m；支架與頂?shù)装彘g的浮煤，破矸厚度一般取0.1m。求得：=6.2－0.2+0.2+0.1=6.3m=3.2－0.2－0.2－0.1=2.7m確定支架伸縮比液壓支架最大支撐高度和最小支撐高度之比叫做伸縮比。 (5.3)式中：伸縮比。求得：=1.3計算頂梁長度頂梁計算如下，見圖5.1所示。圖5.1液壓支架簡圖頂梁全場： (5.4) (5.5)式中：——鏟煤板鏟尖到煤壁的距離，m,取150mm；y=F+G+J+V (5.6)式中：F鏟煤板寬度，m，取250mm；G中部槽寬，m,取1250mm；J導(dǎo)向槽寬度，取350mm；V電纜的槽寬。估算V=350~450mm；超前移架時取截深，取800mm；H采高，m,3.5m；立柱傾角,20°；梁端距，m,取450mm；由結(jié)構(gòu)而定，a>300mm取450mm；經(jīng)常取=0.9~1.2m，在中厚煤可設(shè)置為通行道取1.1m；由構(gòu)架而定，一通常情況為400~600mm；取500mm。計算出頂梁的全長:L=b1+b2+b3=150+250+1250+350+400+800+450-3.5tan20-450+1100+500=4798.7mm。頂梁寬度確定支架的寬度是指頂梁最小及其最大的寬度。頂梁寬度取決于支架間距及其結(jié)構(gòu)類別。我國法律規(guī)定的支架標準中心線分別是1.5m和1.7m。支架頂梁一般裝有活動側(cè)護板一般形成170~200mm。支架的中央線間距離約為1.7m時,最小寬度一般1600~1630mm,最大寬度一般1670~1700mm。通過分析取中心距1.75m，寬度取1.68m。底座的寬度其中裝在支架上的基礎(chǔ)部和底座的最大寬度為1.1~1.2m。通過不斷擴展或者不斷增大支架底座的內(nèi)部橫向?qū)挾绕椒€(wěn)性及盡量減小對支架底板的比重擠壓,厚重型煤層結(jié)構(gòu)支架的最大底座橫向?qū)挾饶壳凹航?jīng)有望能夠逐步增長至1.3m以上,。取1.4m。底座的底部中央傳動裝置上方是配有傳動推移輸送裝置的傳動溝槽,這與傳動千斤頂裝置推移傳動裝置的箱體構(gòu)造和裝置千斤頂推移氣體的固定缸徑及其大小長度有著密切的直接聯(lián)系,通常為300~380mm,選取支架中心距選擇與刮板輸送機溜槽長度配套的中心距。取1.75m。支架的移架步距與選擇采煤機截深有聯(lián)系，理論計算時推移千斤頂?shù)男谐痰扔诓擅簷C的截深。取800mm。支護強度與工作阻力當下主要是運用經(jīng)驗方法或者實測結(jié)果等數(shù)據(jù)確定一個支架的穩(wěn)定性和支護強度。 (5.7)式中：其主要作用在基層支架上的基層屋面和支架頂板上的基層巖石結(jié)構(gòu)體系,一般情況可以被選取5~8。頂板如果運行條件良好、周期性未來下行壓力不明顯時,則應(yīng)當直接取為頂板下限,否則頂板應(yīng)當直接取為頂板上限;H采高，m；頂板巖石密度，一般取2.3×kg/m。=0.644MPa液壓運動支架的安全保護運動強度通常為0.5~0.7mpa。支架的支撐工作使用阻力的使p大小需要能夠滿足對于整個頂板框架支護的工作強度控制要求,支撐支架工作的使用阻力大小可以通過其頂板支護工作強度與整個頂板框架支護占用面積之比來綜合確定。 (5.8)式中:F—支架的支護面積，m;P支架工作阻力，KN。 (5.9)式中:L支架的頂梁的長度，m,取4.8m；C梁端距，m,0.45m；B支架的頂梁的寬度，m,1.68m；—架間距，m,取0.2m。求得：支架上每個立柱的平均長度總工作效率壓力公式為 (5.10)式中：支架總工作阻力；支架支撐效率，支掩護式和支撐掩護式支架取=80%左右。求得：確定初撐力對于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定頂板，為了維護機道上方的頂板，應(yīng)取較高的初撐力，約為工作作阻力的80%；取初撐力為工作阻力的80%，為6356.28KN。移架阻力和推流力厚煤層支架為300~400KN。取移架阻力為350KN。推溜力一般為100~150KN。推溜力取135KN。選擇液壓支架選ZYG12000/26/50D型支撐掩護式液壓支架。特征參數(shù)見表5.1。表5.1液壓支架參數(shù)表序號項目參數(shù)名稱單位數(shù)值1支架支架高度支架寬度支架中心距支護強度（f=0.2)底板前端比壓（f=0.2)初撐力（P=31.5MPa)工作阻力（P=43.3MPa)操作方式重量泵站壓力mmmmmmMPaMPaKNKNTMPa2900~65001680~188017501.25~1.302.10~4.44872812000約46.531.52立柱根數(shù)缸徑柱徑初撐力（推/收）（P=31.5MPa)工作阻力（推/收）（P=43.3MPa)液壓行程（一級/二級）根mmmmKNKNmm2（雙伸縮)420/310400/2804364600034903平衡千斤頂根數(shù)缸徑/桿徑初撐力（推/收）（P=31.5MPa)工作阻力（推/收）（P=43.3MPa)行程根mmKNKNmm1(普通)250/1601546/9132125/12556454推移千斤頂根數(shù)缸徑/桿徑推溜力/拉架力行程根mmKNmm1(普通)200/140505/9909605側(cè)推千斤頂根數(shù)缸徑/桿徑推力/拉力行程根mmKNmm4（內(nèi)進液）100/70247/1262006抬底千斤頂根數(shù)缸徑/桿徑推力/拉力行程根mmKNmm1（內(nèi)進液）140/105485/212260驗算1)底板比壓校核液壓支架的底板比壓為2.1MPa小于底板比壓2.16~2.2.35MPa滿足使用條件。2)工作阻力初撐力驗算即所選定的支架在H采高時的支撐力（支護強度）≥計算值。由此可知選型滿足條件。不