ZY48001632四柱支撑式充填液压支架的设计.doc

河北工程大学毕业设计前 言煤炭资源在我国的能源结构构成中占有很大比例，随着煤炭资源的不断开采，储量日趋减少，使得村庄和建筑物等“三下”（建筑物下、铁路下、水体下）压煤问题越来越突出，严重影响着许多矿山企业的正常生产。邢台矿作为已有40年辉煌历史的老矿，也受到“三下”压煤问题的影响，仅建筑物下压煤就有5000万吨。为了解决建筑物下压煤问题，研究出了井下工作面矸石和粉煤灰充填工艺，为此，需重新研究设计液压支架，以适应充填开采的需要。液压支架在我国煤矿中的使用已有三十多年的历史。从消化先进设备开始，到我国能独立研究、设计的制作，我们已经积累了丰富的经验。通过在学院函授站的学习，使我对这一部分知识有了更加全面、更加系统的认识和了解，并利用毕业设计这个机会，对我矿井下充填工作面所用的液压支架进行了选型和设计。由于自己的能力有限，经验不足，再加上时间较紧，有不妥之处，希望能得到各位老师和同学的指正。摘 要ZY4800/16/32四柱支撑式充填液压支架的设计，主要是针对冀中集团金牛股份邢台矿7606充填工作面的煤层、围岩情况及其配套设备进行选型设计的一种新型液压支架，它包括以下几个部分：通过介绍整个矿井的地质条件及工作面的实际情况，结合支架的发展情况及分类，对液压支架进行了选型，并确定其基本技术参数。根据结构部件在整个液压支架中承载情况及作用，详细对支架的顶梁、尾梁、挡矸座、四连杆机构、侧护板、底座、立柱、各种千斤顶等部件进行了结构设计，确定了其整体结构尺寸。重点对立柱做了结构、技术参数说明，并根据其承载的工作阻力对立柱的稳定性，活塞杆和缸体的强度进行了校验。介绍了该支架液压系统的特点，详细说明了立柱、各种千斤顶系统的基本控制回路及它们的工作原理，并对泵站液压元件、液压管路进行了选型。关键词：四柱支撑式充填液压支架 结构部件 液压系统AbstractThe filling ZC4800/16/32 cover-powered support is mainly for Xing tai Mining Group, Xing tai 7606 face of the coal mine, and its surrounding equipment selection is for the design of a novel hydraulic support. It includes the following components:Through the introduction of the entire mine geological conditions and the real situation face combined with the development of supports and classification of the hydraulic support for the selection and establish the basic technical parameters.According to the structural components in the hydraulic support of the whole situation and bearing in the role of detail on top of the support beams,tail bams,barrier gague base,four-bar linkage, the side of the shield, base, post, and a variety of jack, and other parts of the structure design, and determine the over all structure of its size. Focus on doing a column structure, technical parameters that on the basis of carrying on the work of the resistance to the stability of the column, cylinder piston rod and the intensity of the check.This paper introduces the characteristics of the support hydraulic system、the column、the basic control loop of a variety of jack system and their working principle, and selects the hydraulic pump station components and hydraulic lines.Key words: tour columns filling support the structural components the support hydraulic system目录前 言-1摘 要-2Abstract-3第一章 概论-61.1 矿井的概述-61.2 采矿地质条件-61.3 回采巷道布置及工作面生产能力确定-7第二章 充填液压支架设计-112.1 液压支架的选型原则-112.2 液压支架的选型计算-122.3 充填液压支架的结构原理-132.4 支架工作阻力和初撑力-142.5 支架调高范围及伸缩比-152.6 移架速度-162.7 充填液压支架技术参数-16第三章 支架整体结构的设计计算-183.1 液压支架基本尺寸的确定-183.1.1 顶梁尺寸的确定-183.1.2 底座尺寸的确定-183.1.3 尾梁尺寸的确定-193.1.4 捣实机构尺寸的确定-193.2 立柱及千斤顶的设计-193.2.1 立柱的设计-193.2.2 千斤顶的设计-203.3 配套设备选型设计-22第四章 液压支架部件受力分析及强度验算-284.1 支架的强度条件-284.2 立柱的强度校核-284.2.1 立柱的稳定性验算-294.2.2 活塞杆强度验算-304.2.3 缸体的强度验算-33第五章 充填液压支架的液压系统设计-355.1 液压系统的组成和液压原理-355.1.1 液压系统通常由四部分组成-355.1.2 液压原理-355.2 液压支架的支护原理-355.3液压支架的基本控制回路-365.3.1 立柱的基本控制回路-365.3.2 推移千斤顶的基本控制回路-375.3.3 尾梁千斤顶的基本控制回路-375.3.4 摆梁升降千斤顶的基本控制回路-375.3.5 操纵阀-375.3.6 液控单向阀-385.3.7 双向锁-385.3.8 安全阀-385.3.9 过滤器-395.3.10 液压管路-39结 论-40参考文献-41谢 辞-42第一章 概论1.1 矿井的概述金牛能源股份邢台矿是一座年产180万吨的大型机械化矿井，生产装备先进，技术力量雄厚，采、掘机械化程度达到100%，井田含煤地层时代为c-p，总厚210米，其中有19层煤，煤层总厚21米，含煤系数10%，可采和部分可采煤层8层，厚17.30米，可采含煤系数为8.2%。1.2 采矿地质条件1.2.1 地质概况充填开采7606工作面井上下对照如图1-1所示：图1-1 7606工作面井上下对照图由图1-1可知，7606充填工作面对应地面位置位于邢台矿工业广场西北部。矿区专用铁路线和南三环公路从工作面上方穿过。工作面正上方是矿机修厂电器车间，以南分别是矿标宿楼、机修车间、地面注浆站，距工作面水平距离最近点在80140m之间，地面标高+85m，工作面标高-210-250m。井下位置该工作面位于东翼六采区，东北部靠近7602工作面采空区，西北部为F10断层，南部距-210西大巷50m，东部距井底车场100m。工作面位于工业广场保护煤柱线内。1.2.2 煤层及顶底板情况工作面所采煤层为2#煤，属复杂结构煤层，煤层倾角710，平均倾角9，煤的容重1.8t/m3，煤层平均厚度为5.79m，工作面埋深为295335m，平均约为320m。煤层的中下部有一层平均厚0.4m的夹矸，把煤层分为上下两个自然分层，上分层平均厚度为2.79m，下分层平均厚度为2.6m，本工作面区域内煤层为一单斜构造。2#煤属于二类自燃煤层，自燃发火期为1218个月，煤尘具有爆炸危险性，煤尘爆炸指数为32.7538.11。瓦斯绝对涌出量为0.2m3/min，相对涌出量为0.02m3/t。地温、地压正常。7606充填工作面顶底板情况如图1-2所示：状柱厚度/m岩石名称及描述细砂岩，黑色，含云母，泥质胶结。砂质页岩，黑色，含有植物化石，以泥质为主。黑色粉末，煤质良好，含植物化石，中部有一层夹矸，厚度约0.4m。其中上分层平均厚度为2.79m，下分层平均厚度为2.6m。砂质页岩，黑灰色，含有植物化石，以泥质为主，底部微受挤压。中细砂岩，灰白色，成份以石英为主，颗粒分选好，中下部含炭质层理。图1-27606充填工作面顶底板情况1.2.3 首采面储量情况首采7606工作面倾斜长度为50m，走向长度为460m，设计可采储量为11.5万t。1.3 回采巷道布置及工作面生产能力确定1.3.1回采巷道布置运料巷：运料巷开口于东翼-210大巷，由于该工作面紧靠F10断层，而且F10及其次生断层在该区域情况不详，因此运料巷距F10断层40m布置。运输巷：运输巷平行于运料巷布置，通过出煤通道与7600运输上山联通。开切眼：开切眼布置在距-210西大巷50m处。边眼布置：为了运料巷掘进出煤，在工作面外段布置一边眼，联通运输巷和运料巷。停采线的确定以保护-210东大巷为原则，设计运料巷在最小距离-210大巷35m处停采。1.3.2生产系统设计生产系统主要包括充填料运输、运煤、运料、通风、排水系统等。（1）运煤系统7606充填工作面7606运输巷出煤通道六采区运输上山六采区集中皮带巷缓冲煤仓主井提升地面。（2）充填料运输系统地面矸石仓投料井六采区运矸皮带巷六采区运矸皮带上山7606运矸皮带巷运料巷7606充填工作面。（3）运料系统副井-320东翼大巷东翼三轨道-210东翼回风大巷7606运料巷7606充填工作面。（4）通风系统新鲜风：投料井进风通道六采区集中皮带巷六采区运输上山出煤通道7606运输巷7606充填工作面污风：7606充填工作面运料巷斜巷-210东翼大巷-210西翼大巷主井。（5）排水系统7606充填工作面7606两巷-210水沟副井口-320井底水仓。1.3.3工作面生产能力确定邢台矿充填开采工作面采用“四六”工作制，三班生产一班检修。正常情况下每班进23刀，充填12次，进刀方式为工作面端部斜切进刀，循环进尺0.5m，日进尺4.0m。（1）每割一刀煤所需的时间a.割煤的时间割煤的时间见式（1-1）。 （1-1）式中，工作面长度，50m；进刀斜切段长度，25m；采煤机正常割煤牵引速度，取；采煤机单向割煤牵引速度，取。将上述数据代入式（1-1），可得割煤的时间为12.5min。b.割煤空行时间见式（1-2）。 （1-2）式中，采煤机空刀运行时的牵引速度，取5m/min。将相关数据代入式（1-2），可得割煤空行时间为5.0min。c.必需的间歇时间必需的间歇时间包括采煤机每割完一刀煤检查机器更换截齿时间、正常的停开机时间、采煤机改变牵引方向时的翻挡煤板时间及滚筒调位时间等。根据实际情况，取10min。所以每割一刀煤所需的时间见式（1-3）。T= （1-3）将相关数据代入式（1-3），可得每割一刀煤所需的时间T为27.5min。d.端头作业时间根据实践经验，本综采工作面端头作业时间取。e.其它影响时间（含故障时间、各工序相互影响时间等）根据大量调查，在此取。根据以上分析，每割一刀煤的循环时间见式（1-4）。=T+ （1-4）将相关数据代入式（1-4），可得每割一刀煤所需的循环时间为62.5min。（2）充填开采工作面生产能力充填开采工作面生产能力见式（1-5）。 （1-5）式中，充填开采工作面生产能力，万t/a；每日进刀数，8刀；循环进度，0.5m；工作面长，50m；工作面开采厚度，2.8m；煤的容重，1.8t/m3；工作面采出率，0.95。将上述相关数据代入式（2-5），得充填开采工作面生产能力为31.6万t/a。第二章 充填液压支架设计2.1 液压支架的选型原则充填液压支架是综合机械化采煤工作面主要装备之一，它与采煤机、刮板输送机配套使用，起着管理顶板隔离围岩，维护作业空间，与刮板输送机配套能自行前移，推进采煤工作面连续作业。充填支架设计应考虑：支护强度与工作面矿压相适应；支架结构与煤层赋存条件相适应；支护断面与通风要求相适应；推移连接装置与采煤机，刮板输送机、后部吊挂式充填刮板输送机、捣实机等设备相匹配。另外，充填液压支架后部必须提供可供物料充填的吊挂式充填刮板输送机、捣实机器等设备正常工作时所需要的空间，而且吊挂式充填刮板输送机在支架尾梁下，其高度尽可能增大；尾梁必须有足够的强度，以满足工作要求；充填液压支架上需要设计一个机构能将物料充满并捣实，尤其是采空区下尾梁与刮板输送机之间的空间必须尽量充满。因此，对于充填液压支架的设计应该遵循以下原则：2.1.1 充填液压支架后部必须提供可供充填机构工作所需的空间设计的矸石与粉煤灰充填液压支架后部要安装吊挂式充填输送机，为保证吊挂式充填输送机能够正常工作和检修，充填液压支架后部必须提供可供吊挂式充填输送机正常工作时所需要的空间，而且吊挂式充填输送机悬挂高度尽可能增大。2.1.2 充填液压支架尾梁必须有足够的强度由于矸石与粉煤灰充填液压支架比普通液压支架增加了尾梁结构，支架的控顶范围增加，顶板对支架特别是支架尾梁的压力比较大，尾梁下还需要悬挂吊挂式充填输送机，因此尾梁必须有足够的强度，以满足工作要求。2.1.3 需要安设可调整吊挂式充填运输机高度的设备按照设计，矸石与粉煤灰充填液压支架的尾梁要和吊挂式充填输送机用单挂链联接，为了方便管理和检修，矸石与粉煤灰充填液压支架的尾梁要安装有可调整高度的千斤顶，便于调整支架尾梁高度。2.1.4 需要有机构将充填料充满压实由于矸石与粉煤灰在松散状态下的可压缩量大，为了保证充填效果，以减少顶板来压时的下沉量，充填液压支架上需要设计一个机构能将矸石与粉煤灰充满并夯实，尤其是尾梁与吊挂式充填输送机之间的空间必须尽量充满。2.1.5 矸石与粉煤灰充填液压支架的其它要求由于矸石与粉煤灰充填液压支架比正常综采面液压支架增加了后部工作部分，包括尾梁、矸石与粉煤灰吊挂式充填输送机和下部的捣实机。因此，矸石与粉煤灰充填液压可能出现支架头轻尾重，造成支架后仰、移架困难的现象，故在设计中应充分考虑矸石与粉煤灰液压支架的稳定性。2.2 液压支架的选型计算2.2.1 支架高度的选择煤层分层开采的平均厚度为2.8m，由于分层工作面沿煤层顶板布置，即工作面沿顶开采，在正常情况下煤层的开采高度为2.8m，但工作面局部可能因顶板起伏不平而采高较高或采高较底，对于支架来说，采高偏低不利于煤炭采出率，过高则稳定性不好，根据相似煤层地质条件下使用的支架及保证稳定性的前提下提高采高的原则，选择采高为2.5m3.0m，故支架最大高度设计为3.2m，由于邢台矿井下大巷及轨道坡运输条件的限制，运输总高度应小于2m，大平车高度为0.3m，则支架最低高度取1.6m为宜，采用单伸缩加机械加长杆立柱。2.2.2 支架型式的确定a.首先，由于充填支架后部有矸石粉煤灰充填设备，对采空区进行充填，同时煤层又选为分层开采，所以不能选用放顶煤支架；由于支架最大高度定为3.2m，轻型单摆杆支架也不能适应这样的高度。所以我们只能选用两柱掩护式或四柱支撑掩护式支架。b.由于支架后部有吊挂式充填溜子、挡矸座、捣实机等充填设备，支架后部出现故障时，需要人工到后部处理故障，所以支架必须留有一定空间，方便人员到后部处理故障。鉴于这种情况，选用四柱支撑掩护式支架。c.充填支架考虑后部充填操作及人行道空间的要求比较大，反四连杆机构在支架降架时，四连杆机构要占据后部充填操作及人行道空间，导致该部空间较小，不适合充填支架；而正四连杆机构具有该部空间大的优点，对于充填支架比较合适。综上所述，最终确定四柱支撑掩护式支架，采用正四连杆机构。2.2.3 支护强度的确定确定液压支架的支护强度时，要综合考虑到老顶的来压强度和受开采影响的上覆岩层厚度。受采动影响上覆岩层厚度的主要根据顶板的岩性及其垮落后破碎的状态和煤层的采出厚度来确定。本煤层采用充填开采，受采动影响的顶板厚度较小。采动影响的可垮落顶板厚度见式(2-1)。 (2-1)式中，可垮落顶板厚度，m；煤层厚度，2.8m；顶板岩层碎胀系数，k=1.151.3，取1.25。将上述相关数据代入式(2-1)，得采动影响的可垮落高度为11.2m，支架支护强度见式(2-2)。/10 （2-2）式中，老顶来压时动载荷系数，取2；可垮落下位岩层厚度，11.2m；岩层容重，2.5t/m3。将上述相关数据代入式(2-2)，可知工作面液压支架的支护强度应不小于0.56Mpa，取支护强度为0.6Mpa。2.3 充填液压支架的结构原理考虑首采工作面地质、地压等方面的因素，经过多次调研、支架强度设计的可行性分析等工作，根据上述要求，最终确定采用使用ZC4800/16/32型四柱支撑掩护式支架，采用正四连杆机构。初步设计出适合综采面矸石与粉煤灰充填的液压支架结构。充填液压支架主要由顶梁、立柱、底座、尾梁、尾梁千斤顶、尾梁之下吊挂式充填输送机、捣实千斤顶、摆梁千斤顶和捣实板（摆梁）等构成。吊挂式充填输送机溜槽由四条圆环链悬挂在尾梁之下，悬挂圆环链与其两侧的吊环联接，溜槽槽板上开有卸料充填的卸料孔。捣实千斤顶为两根，铰接在底座上，它可推动捣实板压紧充填料，调节千斤顶铰接在底座上，它用于调节铲板的上下高度，可使充填料在支架后部接顶，从而不留空隙；底座后端设支架护板，护板起挡料、掩护作用；尾梁千斤顶为两根，它们的一端与尾梁铰接，另一端与顶梁下方的铰接耳板铰接，以增加支架的支护强度和稳定性。充填液压支架前、后配备双侧同向不等位的两部刮板输送机，即前部回采工作面的工作面刮板输送机和后部的位于尾梁下的吊挂式充填输送机。充填液压支架除了满足支护顶板、综采面生产的要求，同时可达到充填采空区的目的。充填液压支架后部悬挂的吊挂式充填输送机溜槽，与综采面上、下端头的溜尾、溜头，组成整部的吊挂式充填输送机后，实现运料充填采空区，并与充填支架配合使用，具有以下特点：充填料通过吊挂式充填输送机溜槽槽板的卸料孔落下，卸料孔的大小是根据充填料的塌落角、充填高度、输送量确定或调节；上刮板的作用是推移充填料，下刮板的作用是推平由卸料孔落下到采空区底板的充填材料；吊挂式充填输送机通过柔性的悬吊圆环链实现万向可调节式悬挂；吊挂式充填输送机随移架前移，能实现可弯曲运输，并通过吊挂式充填输送机拉移千斤顶调整直率，移架不影响运输充填材料，不必像带式输送机那样需要调直；后悬式刮板输送机是在充填支架尾梁的掩护下进行的，可保证充填设备的安全；同时设备维修时可以采用前移支架达到维修空间时进行，充填过程中无需人员进入充填区。充填顺序由下向上，当下面一个漏料孔落料到一定高度后，即关闭下一个孔再开启上一个充填漏料孔，随即启动夯实千斤顶推动铲板，对已落下的充填材料进行压紧捣实，如此反复几个循环，直至采空区充满压实；摆梁调高千斤顶用于调节捣实千斤顶和铲板的角度，可使充填料在支架后部接顶，从而实现完全充填。综采工作面生产系统、充填系统融合为一体，回采、充填同时进行。充填材料经上巷输送机运至综采工作面上端头，再由后悬式吊挂式充填输送机将材料运至综采面的采空区进行充填。2.4 支架工作阻力和初撑力根据支护强度、配套设备尺寸、支架顶梁长度和空顶距计算支架工作阻力见式（2-3）。 （2-3）式中，安全系数，1.2；空顶距，340mm；顶梁长度，7450 mm；架间距，1.5m；支架支护强度，0.6MPa；支护效率，取0.9；安全阀波动系数，取0.95。将上述相关数据代入式(2-3)，可知工作面液压支架的支护阻力应不小于4547.7kN。初撑力大小对支架的支护性能和成本都有很大影响，较大的初撑力能使支架较快达到工作阻力，减慢顶板的早期下沉速度，增加顶板的稳定性，但对乳化液泵站和液压元件的耐压要求也将提高。一般初撑力由式（2-4）确定。 （2-4）式中，支架初撑力，kN。将上述相关数据代入式(2-4)，可知工作面液压支架的初撑力为2728.63638.1kN。2.5 支架调高范围及伸缩比支架最大结构高度和最小结构高度分别见式（2-5）、（2-6）。 （2-5） （2-6）式中，、 支架最大，最小结构高度，m；、 煤层最大，最小采高，m； 伪顶冒落的最大厚度，m； 顶板周期来压时支架最大下沉量，移架高度等之和，m。根据邢台矿的实际情况和开采技术条件，支架的调高范围取为：=3.2m，=1.6m。支架伸缩比反映支架对煤层厚度变化的适应能力，其值为见式（2-7）。 （2-7）式中，支架伸缩比， 2。2.6 移架速度支架移架速度可按式（2-27）估算。 （2-8）式中， 泵站流量，2400L/min；一架支架全部立柱和千斤顶同时动作所需的液体容积，102L； 支架中心距，1.5m；泄露损失系数，1.05。代入相关参数得移架速度为11.2m/min。为保证高产高效工作面采煤机连续割煤，整个工作面的移架速度不应小于采煤机连续割一刀的平均割煤速度。即要求满足式（2-9）。 （2-9）式中，采支速度比，1.3； 平均割煤速度，2.5m/min。将相关参数代入式（2-9），可得移架速度应不小于3.25m/min。2.7 充填液压支架技术参数充填液压支架技术参数见表2-1：表2-1 充填液压支架技术参数一览表名 称参 数名 称参 数支架缸径/杆径80/60mm型式反四连杆支撑掩护式支架行程170mm型号ZC4800/16/32推力/拉力158/69kN中心距1500mm捣实（摆梁）千斤顶（2个）支护强度0.6MPa型式普通对底板平均比压1.84MPa缸径/杆径125/80泵站工作压力31.5MPa行程1480mm额定流量400L/min推力/拉力475kN(P=38.2MPa)/280 kN操纵方式临架操纵、充填动作本架操纵摆梁调高千斤顶（2个）立柱（4个）单伸缩机械加长段型式普通缸径/柱径/杆径200mm/190mm/160mm缸径/杆径100/70行程1610mm（一级：830mm加长：780mm）行程296mm初撑力989kN (P=31.5MPa)推力247kN工作阻力1200kN (P=38.2MPa) 拉力121kN推移千斤顶（1个）倒装拉后溜千斤顶（1个）缸径/杆径160/105mm型式内走液行程700mm缸径/杆径100/70mm移架力/推溜力361/633kN行程700mm尾梁千斤顶（2个）推力247/126kN缸径/杆径160/95mm护帮千斤顶（1个）行程120mm型式普通初撑力633kN (P=31.5MPa)缸径/杆径100/70mm工作阻力767kN （P=38.2MPa）行程615mm侧推（侧护板）千斤顶（2个）推力299kN（P=38.2MPa）第三章 支架整体结构的设计计算3.1 液压支架基本尺寸的确定3.1.1 顶梁尺寸的确定 a、长度的确定 顶梁的长度与支架工作方式、配套尺寸等有直接关系。我矿井下采煤采用及时支护方式，先移架后推溜，支架要超前输送机一个步距，以便采煤机过后，支架能及时前移，支控新暴露的顶板，因此，顶梁的长度要比先推溜后移架时长一个步距，为600mm，同时考虑到采煤机截割时不一定把煤壁截割成一个垂直平面，所以在设计时，要求顶梁前端距煤壁最小距离为300mm的空顶距，为了防止采煤机截割煤壁不齐，给推移输送机铲煤板前留有一定的距离，一般为135-150mm，以上所有配套设备包括采煤机、输送机均要在顶梁掩护之下，综合考虑，前梁长度确定为2490mm，考虑后部充填操作及人行道空间前后立柱上支点间距确定为1900mm，后立柱上支点与掩护梁铰点之间要设置尾梁千斤顶的后支座，因此，此距离设计为560mm，顶梁总长为4950mm。b、宽度的确定 应根据顶梁的性质来确定，宽度大，虽可加快移架速度，提高支架的稳定性，但对顶板适应性差，架间距为1.5m的支架,顶梁体宽度一般不小于1.4m,选定为1400mm，加上侧护板顶梁的宽度确定为14301600mm。3.1.2 底座尺寸的确定a、底座长度的确定：底座是将顶板压力传递到底板和稳固支架的部件。在设计支架的底座长度时，应考虑如下几个方面；支架对底板的接触比压要小；支架内部应有足够的空间用于安装立柱、液压控制装置、推移装置和其它辅助装置；便于人员操作和行走；具有一定的挡矸作用；保证支架的稳定性等。通常掩护式支架的底座长度取4倍的移架步距，即2840mm，根据实际情况取底座长度为2900mm。b、底座宽度的确定：根据底座长度、支架对底板的接触比压要求及邢台矿实际情况，取底座宽度为1350 mm。c、本支架底座采用带过桥开裆式高强度箱体焊接结构（如附图所示），其直接作用于工作面底板上，在底座上立柱的铰接点设有柱窝，底座与前后连杆的铰接形式均为单轴孔铰接，底座尾端设有两个铰接点，用来铰接挡矸座，使挡矸座不会转动，开裆处设有推移框架，推移框架在推移千斤顶的作用下起到推溜移架的作用，中部底板开裆，有利用浮煤、矸石的排出。3.1.3 尾梁尺寸的确定尾梁与顶梁尾部铰接，采用带滑槽的高强度箱体焊接结构，在尾梁千斤顶的作用下可以支撑采空区，主要作用在于通过尾梁上的滑槽可以悬挂托板，托板用来悬挂充填输送机。托板采用筋板焊接结构，悬挂在尾梁上的滑槽中，在与尾梁和托板间铰接的托板千斤顶（一组）的作用下，携带悬挂在其上的充填输送机沿尾梁上的滑槽在一定范围里滑动。根据液压支架的移架步距为700mm，确定滑槽及托板的滑动范围为700mm，再考虑吊挂充填输送机机头、电机、减速机的尺寸，以及尾梁千斤顶在尾梁部铰接点的尺寸，确定尾梁长度为2500mm、宽度为1350mm。3.1.4 捣实机构尺寸的确定充填支架的捣实机构主要有挡矸座、摆梁及摆梁千斤顶组成。a、挡矸座尺寸的确定：挡矸座采用高强度箱体焊接结构，一端与底座尾端两点相铰接，并直接立于底板上，其作用有二：一是用来挡充填区从充填输送机上落下来的矸石和粉煤灰；二是安装摆梁，并通过摆梁调高千斤顶调节摆梁的仰角。根据实测摆梁的高度定为900mm，宽度定为1350mm，前后长度定为995mm。 b、摆梁尺寸的确定：摆梁采用高强度箱体焊接结构，一端与挡矸座相铰接，另一端内套有捣实梁，通过铰接在挡矸座上的摆梁千斤顶，摆梁可以绕铰接点调节仰角。根据实际摆梁两组千斤顶来捣实充填物，捣实铲板的长度为1300mm，宽度为520mm,摆梁和铲板总长为2281mm，两千斤顶中心距为920mm，捣实千斤顶的行程为1480mm。3.2 立柱及千斤顶的设计3.2.1 立柱的设计立柱是支架的承压构件，它长期处于高压受力状态，它除应具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，还必须有足够的抗压、抗弯强度，良好的密封性能，结构要简单，并能适应支架的工作要求。本机采用带机械加长杆的单伸缩双作用立柱，扩大支架的支护高度范围，使支架的支撑高度满足了回采高度的变化要求，同时，结构简单，成本偏低，它由缸体、活柱、导向套等主要部件组成。缸体用27SiMn无缝钢管加工而成，缸体的下端焊接球形缸底，在缸底上钻有孔并焊有管接头作为立柱下腔的液口，在缸体的上端装有导向套，为活柱的上下往复运动导向，为了防止外部煤尘等脏物随活柱下缩而进入缸体和防止液体从立柱上腔向外泄露，在导向套上还装有蕾形密封圈和O形圈，缸体上部有螺纹孔并焊有管接头，与上腔相通，作为立柱上腔的液口。活柱由无缝钢管做成，下部焊有活塞头，上部焊有柱头。为把立柱分隔成互不相通的上下两腔，在活塞头上安装了具有双向密封作用的鼓形密封圈，密封圈的两侧有导向环为活柱在缸体内运动导向，鼓形密封圈及其导向环由卡键卡箍实现轴向固定。当支架的支撑高度不能满足回采高度的要求时，可使用机械加长杆，该立柱上端是空心的，带有柱头的机械加长杆插入空心活柱内，将长环嵌入加长杆环形槽内，再用卡套套在长环外面，最后用销轴穿过加长杆横孔，抒加长杆和空心活柱固定在一起，加长杆上有若干环形槽和若干横孔，可以按照具体要求抒卡环嵌入相应的环形槽以得到不同的调节高度。机械加长段为两段，每段长390mm，计行程780mm，液压行程830mm，总行程1610mm，调节范围大。技术参数如下：缸径：245mm活柱直径：200mm加长杆直径：140 mm 初撑力：989KN（P=31.5Mpa）工作阻力：1200KN（P=38.2Mpa）3.2.2 千斤顶的设计该支架使用的千斤顶统计如下：推移千斤顶1组（倒装）；尾梁千斤顶2组；捣实（摆梁）千斤顶2组；摆梁调高千斤顶2组；拉后溜千斤顶1组；侧推（侧护板）千斤顶2组；护帮千斤顶1组。a、推移千斤顶：四柱支撑掩护式液压支架所需的移架力不仅应克服底板的磨擦力，还应克服两旁相邻支架的磨擦力以及由于移架时立柱的剩余载荷形成的顶板对支架的磨擦力，所以，移架阻力要比推溜阻力大，需要获得较大的移架力，本支架是通过推移千斤顶倒装结构来实现的。它是一种普通结构的双作用千斤顶，它的缸体端直接和支架绞接，活塞杆通过推移杆、十字头与刮板输送机绞接，以达到移架力大于推溜力的作用。缸径/杆径： 160/105mm推力/拉力：361/633KN （P=31.5Mpa）行程：700mmb、尾梁千斤顶：尾梁千斤顶为2组，铰接于顶梁与尾梁之间，它们的一端与尾梁铰接，另一端与顶梁下方的铰接耳板铰接，以增加支架的支护强度和稳定性。通过尾梁千斤顶和尾梁为支架后部的吊挂式充填溜子、挡矸座、捣实机等充填设备留出安装和操作空间，同时为这些设备出现故障时，留出人工处理故障空间，方便人员到后部处理故障。缸径/杆径：160/95推力：633KN （P=31.5Mpa）工作阻力：767KN （P=38.2Mpa）行程：120mmc、侧推（侧护板）千斤顶：在顶梁处有两个侧推千斤顶，推护千斤顶的活塞杆固定在活动侧护板上，缸体固定在固定侧护板上，在顶梁下面开窗口，把侧推千斤顶安装在窗口内，便于安装和维修。缸径/杆径：80/60推力/拉力：158/69KN， （P=31.5Mpa）行程：170mmd、护帮千斤顶:护帮千斤顶的缸体用销轴固定在前梁上，活塞杆固定在护帮板上，当千斤顶伸出时，护帮板支撑在煤壁上，起到防止煤壁片帮的作用，保证人员安全。缸径/杆径：100/70推力/拉力：247/126KN （P=31.5Mpa）工作阻力：299KN （P=38.2Mpa）行程：615mme、捣实千斤顶：捣实千斤顶的缸体用销轴固定在摆梁的外套上，活塞杆固定在摆梁的捣实梁（内套）上，活塞杆伸出推动铲板压实充填物。铲板的多次来回动作使采空区充填物压实充满。缸径/杆径：125/80推力/拉力：475（P=38.2Mpa）/280KN 行程：1480mm各种千斤顶均为双作用式液压缸，鼓形密封圈等均采用标准件，导向环材质为聚甲酫，推移、平衡和防运输机下滑千斤顶的缸口固定采用卡环，结构简单可靠，所有千斤顶活塞杆都镀铬。3.3 配套设备选型设计采煤机、刮板输送机、转载机、吊挂式充填输送机和充填液压支架是充填综采工作面的主要设备，要充分发挥综采工作面高产高效的生产能力，合理、科学地选择辅助配套设备也是实现这一目标的一个重要方面。辅助配套设备主要由转载机、可伸缩带式输送机、可缩桥式中间驱动胶带转载机、乳化液泵站、移动变电站、开关群以及控制、通讯和照明系统等组成。矸石、粉煤灰将由四部DSP1010/650胶带输送机、可缩桥式中间驱动胶带转载机运至架后的SGB620/40T型充填刮板输送机上。经计算，改造的可缩桥式中间驱动胶带转载机运输能力为100t/h，与DSP1010/650胶带输送机运输能力匹配，可满足运输要求。如果选用一般的胶带输送机的安装方式，工作面每进一刀，就需对胶带输送机支架进行调整，劳动强度大，生产环节增多，影响正常的生产作业。可缩桥式中间驱动胶带转载机，既要和DSP1010/650型胶带输送机配套使得矸石落到它的卸料槽中，又要和吊挂式充填输送机配套将转载皮带机的矸石运输到吊挂充填输送机的机尾上。转载皮带机是一个独立的设备它有自己的动力装置和拉移装置，实现皮带运转和移动。由于矸石转载皮带机要随着工作面的推进而同步移动，因此它与DSP1010/650皮带机机尾至少有5米（0.6m84.8m）的重叠长度，在这5米距离内只是移动皮带转载机，而不移动650皮带机尾，避免频繁移动DSP1010/650皮带机机尾的问题。该输送机分为三段，前段为卸料部直接和吊挂输送机机尾搭接实现落料；中间段为动力部，它有一个7.5KW的电动滚筒提供动力，另外还设有涨紧装置，实现皮带的涨紧作用；后段为受料部设有挡煤板，由DSP1010/650型胶带输送机卸载的物料直接落到其上。转载皮带机设有两个铰接支