B080409 大傾角工作面支架阻力觀測及適應(yīng)性分析.doc

大傾角工作面支架阻力觀測及適應(yīng)性分析賈 坡兗州煤業(yè)公司南屯煤礦，山東 鄒城 273515摘 要 通過大傾角綜放工作面支架阻力觀測，分析了支架的阻力分布特征及適應(yīng)性，確定了支架阻力發(fā)揮程度及存在的問題，并提出相應(yīng)的改進措施。關(guān)鍵詞 大傾角 支架阻力-1 概 況93上05工作面位于南屯煤礦九采區(qū)南部，東部為九采區(qū)邊界軌道，西南為3上煤層露頭區(qū)，西北側(cè)為未采動煤層。地面標高+53.67+57.56m，北高南低。走向長度550m，傾斜長度186m，面積73201m2，設(shè)計開采3上層煤，該面范圍內(nèi)，煤層賦存穩(wěn)定，煤厚變化不大，平均厚度為5.0m，煤層為黑色半亮型煤，塊狀，粉末狀亮煤為主，夾暗煤帶，內(nèi)生裂隙較發(fā)育，局部煤層傾角達到35。2 液壓支架基本參數(shù)工作面采用放頂煤開采，采用ZFQ6500/18/35型放頂煤液壓支架，共70架，液壓支架基本參數(shù)如下： 高度：18003500mm； 寬度：14101580mm； 中心距：1500mm； 初撐力：5700kN； 工作阻力：6500kN； 對底板比壓：2.16MPa； 支護強度：0.820.88MPa； 泵站壓力：31.5MPa； 重量：19.7t。3 老頂來壓特征工作面直接頂初次跨落從兩頭開始向中部發(fā)展，跨落步距為：工作面上、中、下部分別為19.5m、16.5m、20.25m，平均19.6m。老頂初次來壓與直接頂初次跨落不同，從工作面下部開始向上部發(fā)展，跨落步距為：工作面上、中、下部為25.5m、33m、42.5m，平均35.4m。周期來壓與直接頂初次跨落、老頂初次來壓有所相同，雖分段來壓，但不一定哪段先來壓，來壓步距也有差異，周壓步距變化范圍在9.627.2 m，為老頂初次來壓步距的22.664%。判斷頂板周期來壓的依據(jù)如下。以支架的時間加權(quán)阻力與其均方差之和為判斷頂板周期來壓的主要指標，并參考支架每天的最大阻力。數(shù)據(jù)計算的公式為：式中，Pt時間加權(quán)阻力；Pi數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)折點的實測阻力值。式中，p時間加權(quán)阻力平均值的均方差；n實測天數(shù)；Pti所求各天的實測時間加權(quán)平均阻力；時間加權(quán)平均阻力的平均值， 。老頂來壓依據(jù)：式中：PM最大阻力。該工作面分析結(jié)果如下表所示。93上05綜采工作面頂板來壓期間支架阻力實測值統(tǒng)計表測站位置來壓形式頂板來壓步距（m）持續(xù)時間（t）影響范圍（m）支架初撐力（kN/架）支架末阻力（kN/架）平時來壓最大平時來壓最大15號架初垮20.2548.5221324503426289631914029初壓42.5511158727362368248435104613周壓一9.628.4263928823621355444517008周壓二14.415.2247525264302305532174633周壓三25.616232555246132347060737047平均16.51.36.524803644468533604580622960號架初垮16.557194730033426296847855703初壓3334238829545567391950525879周壓一10.4324249829543445358944725879周壓二10.8214.8324030844789414247135898周壓三22211.2180424904730257436275645平均14.42.316.7331028434321343542715801110號架初垮19.535246733854399324045855664初壓25.553266629583815353838834613周壓一9.6215.6209623193030277634715334周壓二12.4210.8188024453582299643415684周壓三27.2216183723042881268036365178平均16.4214.1193823563164281738165399平均初垮19.646.8220929463750303541874782初壓35.444.3221428833917331441485035周壓一9.92.316241127183365330641316074周壓二12.51.710.3253226854224339840905405周壓三24.91.711.1198934394099290844455957平均15.81.912.5231129473896320442225812注：工作面支架額定初撐力5700 kN/架，額定工作阻力6400kN/架。根據(jù)實測數(shù)據(jù)統(tǒng)計、計算出93上05工作面礦壓參數(shù)。支架每日加權(quán)阻力平均值隨工作面推進的變化情況如圖1、圖2、圖3所示。圖1 15#支架支護阻力分布圖圖2 60#支架支護阻力分布圖圖3 110#支架支護阻力分布圖4 支架阻力分布特征分析支架阻力反映了支架的工作狀態(tài)，也反映了頂板、頂煤、支架與底板所構(gòu)成的支架-圍巖的作用關(guān)系。為此，現(xiàn)場實際觀測了支架的阻力分布情況，并分析了相關(guān)特征。4.1 初撐力工作面支架的平均初撐力在19892532kN/架，達到支架額定初撐力的3544.4%，如圖4所示。主要原因： 泵站壓力小于規(guī)定值； 人為操作原因，升支架時增壓不足就停止升柱； 工作面支架不完好、操作閥竄液或管路漏液等。圖4 支架初撐阻力分布直方圖 (單位：kN)4.2 平均循環(huán)末阻力工作面支架阻力在29084445 kN/架，占額定工作阻力的45.469.5%，如圖5所示。老頂初次來壓期間循環(huán)末阻力達到額定值的62%左右，周期來壓期間循環(huán)末阻力達到額定值的66%左右，表明支架的工作阻力得到充分的發(fā)揮。 圖5 支架循環(huán)末阻力分布直方圖(單位：kN) 5 支架適應(yīng)性分析初次放頂期間，泵站壓力必須達到設(shè)計壓力30MPa，確保支架完好，具有足夠的初撐力。加快工作面的推進速度，合理控制采高，采高控制在2.8m以內(nèi)，保證采放比。沿底板割煤，頂煤要及時放凈，見矸即停，保證產(chǎn)量和老空老頂?shù)募皶r冒落。5.1 支架阻力發(fā)揮程度從觀測結(jié)果來看，ZFQ6500/18/35型放頂煤液壓支架能滿足安全生產(chǎn)的需要，支架工作阻力較合理。但液壓支架前柱壓力大于后柱，前后柱失衡嚴重，生產(chǎn)過程中要加強管理，確保四個立柱能均勻受力，保證支架處于合理的工作狀態(tài)?？梢哉J為，支架阻力發(fā)揮適當，能夠適應(yīng)93上05工作面的支護條件。5.2 頂煤控制效果在93上05工作面的整個觀測期間，片幫對安全生產(chǎn)未造成任何影響，也未出現(xiàn)因頂板壓力增大而導(dǎo)致零部件損壞現(xiàn)象。另外，高阻力對下位頂煤破碎起到了明顯效果，由于支架額定阻力大，加上頂煤超前變形破壞明顯，破煤效果好，放煤時頂煤流動暢通，出現(xiàn)大塊煤機率少，從而使頂煤得到了有效控制。5.3 防倒滑裝置適應(yīng)性支架安裝防倒滑裝置后，支架在93上05工作面回采期間沒有出現(xiàn)倒斜、滑動現(xiàn)象。軟鏈接的防倒裝置可有效地控制支架傾倒，而且避免了出現(xiàn)連接頭和千斤頂?shù)膿p壞，且在降架、移架時防倒千斤頂可有效地避免與頂梁干涉?？梢哉f9305工作面防倒滑裝置可有效地控制支架倒滑現(xiàn)象。6 結(jié) 論對大傾角綜放工作面支架阻力觀測及適應(yīng)性分析中可以看出，在其初撐力達到支架額定初撐力的3544.4%，平均循環(huán)末阻力在老頂初次來壓期間達到額定值的62%左右，在周期來壓期間循環(huán)末阻力達到額定值的66%左右。為了確保支架完好具有足夠的初撐力