式中 Mmax、Mmin———煤层最大、最小厚度，m。
依采煤机采高要求确定“三机”配套的最低支架结构高度：
Hmin?A?C?t式中 t———支架顶梁厚度；
(2-8)
A———采煤机机身高度+输送机高度+采煤机底托架高度hd（自输送机中部计
算起），底托架高度hd要保证过煤高度E?250~300mm；
C———采煤机机身上方的空间高度按便于司机操作及留有顶板下沉量确定。
（4）支架的伸缩量和伸缩比
根据支架的伸缩量，可以确定立柱的行程。在工作面采高变化较大时，要用双伸缩立柱或采用机械加长段。
液压支架最大结构高度与最小结构高度之比称为伸缩比，即
K?Hmax Hmin伸缩比K反映了支架对采高变化的适应能力，K愈大表示适应煤层变化的能力越大。薄煤层中K值为2.5~3.0，中厚煤层中K应不小于1.4~1.6。两柱掩护支架K可达3.0，支撑掩护支架K可达2.0~2.5。
（5）初撑力
支架的初撑力是指在泵站工作压力作用下，支架全部立柱升起，顶梁与顶板接紧时支架对顶板的支撑力。
初撑力的作用是减缓顶板的早期下沉速度，增加顶板的稳定性，使支架尽快进入恒阻状态。
选取初撑力时应考虑的以下几点：
1）直接顶顶板中等稳定以下，支架的初撑力一般应为工作阻力的70%~80%。 2）机道上方的顶板稳定性较好时，适当的顶板下沉有利于减少顶板在采空区悬顶，故初撑力不宜过高，但不应低于工作阻力的55%。
3）对于基本顶来压强烈的工作面，为避免顶板大面积悬顶垮落时冲击负荷损坏机械设备，初撑力应适当加大，一般不低于工作阻力的75%。
4）当支架用于厚煤层的下分层时，若初撑力太小，在移架时容易形成大量的网兜而难于控顶，初撑力一般取采高的2~3倍的岩石重力。
（7）装配要求
由于底板截割不平，输送机产生偏斜，为了避免采煤机滚筒截割到顶梁，支架梁端与煤壁应留有无支护的间隙梁端距D，约为200~400mm。煤层薄时取小值，厚时取大值，从前柱到梁端的长度上应为：
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L?F?B?D?x(8~12) (2-9)
式中 F——支架前柱到煤壁的无立柱空间（前边有计算）；
B——截深，即采煤机滚筒的宽度；
D——支架梁端与煤壁应留有的无支护的间隙梁端距；
x——立柱斜置产生的水平增距，它可按立柱最大高度的投影计算。
从支护性能讲，梁端距D越小，顶板覆盖率越大，但顶梁前部长度L要加大，因而合适的梁端距要根据具体条件确定。
支架的宽度应与中部槽长度一致，推移千斤顶的行程最好应大于截深100~200mm。
（8）放煤步距
放顶煤是综放工艺中的最关键的工序，约60%的煤由支架的放煤口放出。开始放煤必须达到一个放煤步距。放煤步距的大小决定着回采率和煤炭质量，放煤步距选择偏大时，顶煤落入采空区，丢煤量大；放煤步距太小时，放不出煤，且采空区矸石大量涌入放煤口，影响煤质。
由多次现场经验得知，采煤机截深为0.6m时为两刀一放；截深为0.8m和1.0m时为一刀一放。放煤步距要与支架放煤口的纵向尺寸的水平投影一致；与采煤机截深成整数倍关系—可以是1.2m、0.8m、1.0m，实践证明合理的放煤步距为1m左右。 2.2.3液压支架适用条件
前已述及，液压支架架型的选择，主要取决于液压支架的力学特性能否适应矿井的顶底板条件和地质条件。具体选择可根据原煤炭部（81）煤科字第429号文件关于试用《缓倾斜煤层工作面顶板分类》来选取，架型选择过程如下： 1．采场顶板分类
（1）基本顶分级
采场支架的选型和支架参数的选择由基本顶级别确定，基本顶级别按基本顶来压强弱来划分。基本顶来压强弱取决于冒落带岩石对采空区充满程度N（直接顶厚度
?h与采高M的比值）及基本顶来压步距L，见表2-1。
表2-1 基本顶来压强度分级表
分级 基本顶来压显现 指标 Ⅰ 不明显 N ＞3～5 Ⅱ 明显 0.3＜N ≤3～5 L = 25～50 类别 指标 主要指
强度指标 Ⅲ 强烈 0.3＜N ≤3～5,L＞50； N ≤ 0.3,L=25～50 Ⅳ 极强烈 N ≤0.3 L＞50 表2-2 直接顶稳定性分类 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 稳定顶板 71~100 Ⅳ 坚硬顶板 ＞120 无直接顶。岩层厚度在不稳定顶板 中稳定顶板 ≤30 31~70 7
标 参考指标 D 直接顶初次垮落步距l/m 2~5mm以上，Rc＞≤8 9~18 19~25 ＞25 60~80Mpa，l和h＞1m
2．支架适用条件
（1）掩护式支架适用条件
在我国，掩护式支架多用于顶板比较破碎的工作面，通常适用于基本顶来压强度较低（动载系数KD < 1.5），周期来压步距较为稳定，顶板比较破碎，顶板压力较小，底板比较坚硬，采高较大，但不易片帮的煤层。为扩大掩护式支架的使用范围，可通过提高支架初撑力和切顶能力，改进并完善梁端支护和防片帮装置，借此提高对基本顶来压的适应能力，改善梁端支护，防止煤壁片帮。从矿压特点看，掩护式支架使用效果良好的条件见表2-5。
表2-5 使用效果良好的掩护支架一般使用条件 架型 短托梁 柱支顶梁 基本顶来压呈现 缓和 明显 动载系数 顶板稳定程度 ＜1.2 1.2～1.5 破碎 较稳定 顶板下沉系数 /(mm?m?1?m?1) ＞30 ＜25 采高/m 约2.7 ＜4.0 *顶板下沉系数是每米采高每米推进度的顶板下沉量 有关的说明如下：
①计算液压支架支护强度时的支护面积应为：支架中心距×（顶梁长度+移架后的端面距）。表中括号内数字系掩护支架顶梁上的支护强度，设计和选用时应根据括号内数字除以支撑效率，即为所需的支架总阻力。表中所列的支护强度根据各矿实际可允许±5%的波动范围。
②表中支护强度栏内的1.3，1.6和2为基本顶分级的增压系数，即Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级来压强度与Ⅰ级来压强度的增压比值，是根据同类型顶板统计分析所得。Ⅳ级顶板由于地质条件变化较大，故只给出最低值2，一般可以根据实际情况确定其适宜值。
③表中采高系指最大采高，具体采高的支护强度可根据表内值用插值法确定。 ④充填法和厚煤层的下分层工作面的支护强度可以根据实际情况自行确定。 （2）支撑掩护式支架适用条件
支撑掩护式支架较掩护式支架优点是：适应基本顶来压能力强（KD >1.5）；由于实际初撑力和支护强度高，支护效率高、效果好；顶梁尾部支撑能力大，切顶能力强，有利于控制坚硬顶板；底座前端比压小，适于松软底板。其不足之处主要是由于顶梁较长，前端支撑能力略低于掩护式支架。从矿压特点看，支撑掩护式支架适用条件比掩护式支架宽。支撑掩护式支架可适于Ⅰ至Ⅳ级基本顶、2至4类直接顶板（表2-6）。
（3）支撑式支架适用条件
支撑式支架仅适用于基本顶来压强度大，而水平推力小的稳定或坚硬顶板，如表表2-6。
表2-6 各类顶板使用支架架型及支护强度
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基本顶级别 直接顶级别 1 Ⅰ 2 3 1 Ⅱ 2 掩护 液压支架型 掩 护 掩 护 支 掩 撑 护 或 支撑 掩护 液压支架支护强度/（kN·m-2） 采高1m 采高2m 采高3m 采高4m 300 350（250） 450（350） 550（450） 1.3×300 1.3×350（250） 1.3×450（350） 1.3×550（450） 支支支 撑 撑 撑 掩掩护 护 3 1 2 Ⅲ 3 支撑 或 支撑 掩护 4 支撑 或 支撑（采高小于2.5m）支撑 掩护 ＞2×300 应结合深孔＞2×350 爆破、软化＞2×450 顶板等措施＞2×550 处理采空区 或支撑掩护（采高大于2.5m） Ⅳ 4 1.6×300 1.6×350 1.6×450 1.6×550 注：（1）表中括号内数字系掩护式支架顶梁上的支护强度。
（2）1.3、1.6、2为增压系数。 （3）表中采高为最大采高。
2.2.4放顶煤液压支架特点及其适应性分析
对于放顶煤综采，液压支架是综放设备的核心，也是在所有配套设备中能明显区别于普通综采设备且具有本质特征的唯一特殊类型设备，深入研究放顶煤液压支架的特点及其适应性，以便更好地选型和设计，无疑是十分重要的。 放顶煤液压支架的分类
按与液压支架配套的输送机的台数，放顶煤液压支架可分类如下：
??插底式?单输送机??不插底式????单铰接式 ?放顶煤液压支架??开天窗式??四连杆式?双输送机????前四连杆??插板式????后四连杆??按放煤口位置，放顶煤液压支架可分类如下：
?高位（单输送机开天窗式）? 放顶煤液压支架?中位（双输送机开天窗式）?低位（双输送机插板式）? 9
2.2.5液压支架选型原则
液压支架的选型，其根本目的是使综采设备适应矿井和工作面的条件，投产后能做到高产、高效、安全，并为矿井的集中生产、优化管理和最佳经济效益提供条件，因此必须根据矿井的煤层、地质、技术和设备条件进行选择。
（1）支架结构应与煤层赋存条件相适应。一般情况下可根据顶板的级别查表2-6直接选出架型。
（2）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。
（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。对瓦斯涌出量大的工作面，应优先选用通风面积大的支撑式或支撑掩护式支架。
（4）当煤层厚度超过1. 5m，顶板有侧向推力或水平推力时，应选用抗扭能力强的支架，一般不宜选用支撑式支架。
（5）当煤层厚度达到2.5~2.8m以上时，需要选择有护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。煤层厚度变化大时，应选择调高范围较大的掩护式双伸缩立柱的支架。
（6）应使支架对底板的比压不超过底板允许的抗压强度。在底板较软条件下，应选用有抬底装置的支架或插腿掩护式支架。
（7）液压支架应与采煤机、刮板输送机等设备相匹配。支架的宽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度，移架速度还应满足生产指标的要求，支架的梁端距应为350mm左右。
（8）在同时允许选用几种架型时，应优先选用价格便宜的支架。 （9）断层十分发育，煤层变化过大，顶板的允许暴露面积在5~8m2，时间在20min以上时，暂不宜采用综采。 2.2.6 型号示例
各类型支架的技术特征如表2-7~2-10所示。
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综采工作面设备选型配套理论1
