回采液压支架与顶板控制

液压支架与顶板控制生产技术部谢晋液压支架与顶板控制内容提要：第二节液压支架安全操作第三节顶板控制液压支架与顶板控制第一节液压支架分类及基本知识液压支架分类及基本知识•液压支架按其对顶板的支护方式和结构特点不同，分为支撑式、掩护式和支撑掩护式三种基本架型。•液压支架按适用工作面截高范围分为薄煤层支架、中厚煤层支架和大采高支架。•根据液压支架在工作面的位置分工作面支架、过渡支架(排头支架)和端头支架。•按适用采煤方法分一次采全高支架、放顶煤支架、铺网支架和充填支架。•按控制方式分为本架控制支架、邻架控制支架和成组控制支架。第一节液压支架分类及基本知识1、液压支架分类2．掩护式支架•掩护式支架是以单排立柱为主要支撑部件并带有掩护梁的液压支架。一般用于直接顶中等稳定以下，顶板周期来压不强烈的采煤工作面。•根据立柱布置和支架结构特点，掩护式支架分为支掩掩护式支架和支顶掩护式支架两种。第一节液压支架分类及基本知识图1-1掩护式支架结构型式我矿应用的支架类型之一（ZY3200-13/32型）金属结构件有：伸缩梁、前梁、护帮板、顶梁、顶梁侧护板、掩护梁、掩护梁侧护板、前后连杆、底座及推移杆等。点击播放ZY4200/12/29支架最大高度29dm支架最小高度12dm支架工作阻力4200kN3.1掩护式液压支架代号意义3、液压支架的基本知识产品类型代号:液压支架支架型式:掩护式•两个基本动作：升降、推移。•利用乳化液泵站提供的高压乳化液体，通过立柱、推移千斤顶来完成各种动作。•一、升降：指液压支架升起支撑顶板到下降脱离顶板整个工作过程。分为四个工作阶段，分别是：•初撑阶段增阻阶段恒阻阶段降架阶段•（1）、初撑阶段：立柱上升，达到初撑力。•立柱初撑力:Pzc=πD2/4×Pb×10－3•支架初撑力:Pjc＝Pzc×n×η3.2、液压支架工作原理点击播放•式中Pzc——立柱初撑力，KN；•D——立柱缸体内径，mm；•Pb——泵站工作压力，MPa；•n——每架支架的立柱数量；•Pjc——支架初撑力，KN；•η——支护效率。•支护效率主要取决于立柱的倾斜程度，当立柱直立时，支护效率为1。•支架的初撑力取决于泵站工作压力、立柱数目、立柱缸径以及立柱布置的倾斜程度。（2）、增阻阶段•支架达到初撑力后，随着顶板的缓慢下沉，封闭在立柱下腔的工作液体缓慢升高，立柱的推力即支架对顶板的支撑力也随之增大，直到立柱下腔压力达到安全阀动作压力为止，这一过程称为支架的增阻阶段；•立柱下腔的液体受压而使其体积减小，以及立柱缸体的弹性膨胀，支架要下降一段距离，下降的距离称为支架的弹性可缩值，下降的性质称为支架的弹性可缩性。•（3）、恒阻阶段•安全阀动作后，立柱下腔少量液体经安全阀溢出，压力随之减小，当低于安全阀的调定压力时，安全阀重新关闭，停止溢流，支架恢复正常工作状态。•恒阻阶段，支架对顶板产生的最大支撑力称为支架的工作阻力•立柱的工作阻力：Pzz＝πD2/4×Pa×10－3•支架的工作阻力：Pjz＝Pzz×n×η•式中Pzz——立柱的工作阻力，KN.•Pa——安全阀调定压力，MPa.•D——立柱缸径，mm.•Pjz——支架工作阻力，MPa.•支架的工作阻力取决于安全阀的调定压力、立柱数目、立柱缸径及立柱布置的倾斜程度。所以，安全阀调定压力的准确性、动作可靠性，对支架的性能有着决定性的影响。•液压支架承载中达到工作阻力后能加以保持的性质叫做支架的恒阻性；•液压支架因安全阀动作使立柱下腔液体少量溢出而下降的性质称为支架的可缩性。•当工作面某些支架达到工作阻力而下降时，相邻的未达到工作阻力的支架便成为顶板压力作用的突出对象，即将压力分担到相邻的支架上，这种支架相互分担顶板压力的性质叫做支架的让压性。•让压性可使支架受力均匀。•（4）、降架阶段•降架是指支架顶梁脱离顶板而不再承受顶板压力。需移架时先降架。100～200mm左右；破碎顶板带压移架。3.3液压支架的基本参数32104npDPbC32104npDPa310FPq式中A—支护面积，其计算值为（支架长度+梁端距）×（支架宽度+架间距）2、工作阻力P3、支护强度q1、初撑力Pc第二节液压支架安全操作一、液压支架支护方式•综采工作面的主要生产工序有采煤、移架和推移输送机。1．即时支护•一般循环方式为：割煤—移架—推溜。•特点：顶板暴露时间短，梁端距较小。适用于各种顶板条件，是目前应用广泛的支护方式。2．滞后支护•一般循环方式为：割煤—推溜—移架。•特点：支护滞后时间较长，梁端距大，支架顶梁较短。适用于稳定、完整的顶板条件。第二节液压支架安全操作3．复合支护•一般循环方式为：割煤—支架伸出伸缩梁—推溜—收伸缩梁—移架。•特点：适用于各种顶板条件，但支架操作次数增加，不能适应高产高效要求。二、《煤矿安全规程》对综采工作面回采和顶板控制的规定•采用综合机械化采煤时，必须遵守下列规定：(1)综合机械化采煤工作面，必须根据矿井各个生产环节、煤层地质条件、煤层厚度、煤层倾角、瓦斯涌出量、自然发火倾向和矿山压力等因素，编制设计(包括设备选型、选点)。第三节液压支架安全操作(2)运送、安装和拆除液压支架时，必须有安全措施，明确规定运送方式、安装质量、拆装工艺和控制顶板的措施。(3)工作面煤壁、刮板输送机和支架都必须保持直线。支架间的煤、矸必须清理干净。倾角大于15°时，液压支架必须采取防倒、防滑措施。倾角大于25°时，必须有防止煤(矸)窜出刮板输送机伤人的措施。(4)液压支架必须接顶。顶板破碎时必须超前支护。在处理液压支架上方冒顶时，必须制定安全措施。(5)采煤机采煤时必须及时移架。采煤和移架之间的悬顶距离，应根据顶板的具体情况在作业规程中明确规定；超过规定距离或发生冒顶、片帮时，必须停止采煤。第三节液压支架安全操作(6)严格控制采高，严禁采高大于支架的最大支护高度。当煤层变薄时，采高不得小于支架允许的最小高度。(7)当采高超过3m或片帮严重时，液压支架必须有护帮板，防止片帮伤人。(8)工作面两端必须使用端头支架或增设其他形式的支护。(9)工作面转载机安有破碎机时，必须有安全防护装置。(10)处理倒架、歪架、压架以及更换支架或拆修顶梁、支柱、座箱等大型部件时，必须有安全措施。第三节液压支架安全操作(11)工作面爆破时，必须有保护液压支架和其设备的安全措施。(12)乳化液的配制、水质、配比等，必须符合有关要求。泵箱应设自动给液装置，防止吸空。第三节液压支架安全操作第三节顶板控制Ⅰ-冒落带Ⅱ-裂隙带Ⅲ-弯曲下沉带1-煤层2-直接顶3-基本顶从开切眼向前推进，直接顶悬露面积逐渐增大，下沉和变形随之增大。当推进到初次垮落步距(从开切眼到工作面初次切顶线的距离)时，直接顶冒落，形成冒落带Ⅰ。直接顶冒落，基本顶悬露。随工作面推进，基本顶在矿压作用下不断产生裂隙和变形，形成裂隙带Ⅱ。当达到极限垮落步距时发生断裂和垮落→基本顶初次来压。随工作面推进，基本顶周期垮落。在弯曲下沉带Ⅲ，裂隙少，仅岩层间有离层现象，对支护设备载荷影响不大。1、液压支架过破碎顶板时的措施•破碎顶板下如采用综采，应选用掩护式液压支架，其特点是控顶距小，支架的支撑力主要在顶梁端部，能防止顶板从煤壁切开漏顶。综采工作面可采用如下方法处理破碎顶板。(1)采用带压移架法(2)挑顺山梁•如图3-1所示图3-1挑顺山梁护顶(a)先移一架顺山梁；(b)移相邻支架第三节液压支架安全操作(3)铺金属网。为保证其拉力，扭结时至少扭两扣，新网片要放在旧网片之下。移架时，网片翻到顶梁上面。局部顶板压力大，顶板破碎严重或因网片质量不好时，可在网下穿顺山大板，或临时改双层网。(4)架走向棚。第三节液压支架安全操作图3-2超前架设走向棚(垛式支架)(a)移架前架走向棚及临时顺山抬棚；(b)先移一架，前梁挑住顺山棚梁，撒去棚腿；(c)移相邻支架第三节液压支架安全操作图3-3煤层片帮架走向梁(a)木柱与前梁支撑走向梁；(b)木柱、单体支柱与前梁支撑走向梁第三节液压支架安全操作2、坚硬顶板条件下综采工作面顶板管理第三节液压支架安全操作坚硬顶板的岩层厚、强度大、完整，能在采空区悬露较大面积而不垮落，工作面初次来压及周期来压步距大，来压时产生动压冲击，容易损坏支架。控制坚硬顶板的基本手段是采用强力支架，不仅要有高工作阻力和高初撑力，而且具有足够抗冲击能力和抗水平推力的稳定性。为促使坚硬顶板及时垮落，还应配合采取高压注水软化顶板、超前或在采空区爆破顶板、松动煤体等措施，人为地造成局部破断，改变其结构支撑条件，改变坚硬顶板的冒落性能。此外，还应开展支护质量和顶板动态监测及预测预报等，以保证安全生产。