梁北礦特厚煤層綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

梁北礦特厚煤層綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

1煤層頂頂條件梁北礦是雙軒煤礦。主采的兩個1級煤層為典型的“三軟”煤層（上部軟、下部軟、下部軟），埋深66070m。二1煤層賦存于二迭系下統(tǒng)山西組底部,煤層厚度0～10.79m,平均4.18m,一般3～6m。在梁北礦井田內(nèi)具有東厚西薄的特點(diǎn),其變化形式主要是煤層底板起伏較大。煤層硬度系數(shù)為f=0.15～0.25,全層松軟,煤層結(jié)構(gòu)簡單。煤層傾角為8～15°,平均12°左右。煤層頂?shù)装鍡l件如下:(1)偽頂位于煤層之上,含1～2層炭質(zhì)泥巖和黑色泥巖夾矸,厚度300mm左右?；夭珊箅S煤層同時脫落。(2)直接頂二1煤層直接頂主要是大占砂巖(B4),區(qū)內(nèi)穩(wěn)定,厚度0.49～36.29m,主要分布在虎頭山斷層以南、017勘探線以西及013勘探線一帶,占井田面積66%,巖性為中～粗粒砂巖,巖石堅硬,f=8～10,節(jié)理裂隙不發(fā)育,巖體穩(wěn)定性較好,起伏變化較小。其余直接頂為泥巖和砂泥巖互層,f=4～6,層理發(fā)育,巖體穩(wěn)定性較差。中～粗粒砂巖抗壓強(qiáng)度為75.40～102.90MPa,細(xì)粒砂巖抗壓強(qiáng)度為43.8～62.1MPa。頂板在采動后隨支架前移自動垮落。(3)底板多為泥巖、砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖或細(xì)砂巖、泥巖互層,巖體穩(wěn)定性差,起伏變化大,抗壓強(qiáng)度為17.30～30.6MPa,為不穩(wěn)定底板。2兩柱自適應(yīng)模式根據(jù)梁北地質(zhì)條件,兩柱掩護(hù)式液壓支架和四柱支撐掩護(hù)式液壓支架都可以使用,但對大采高支架,兩種支架各有優(yōu)缺點(diǎn)。兩柱掩護(hù)式液壓支架由于具有結(jié)構(gòu)及液壓系統(tǒng)簡單,操縱方便,降、移、升循環(huán)速度快,工作可靠,不存在前后排立柱升降不同步的憋卡現(xiàn)象等特點(diǎn),所以被廣泛應(yīng)用在綜采工作面。目前我國綜采工作面中兩柱掩護(hù)式支架使用率為40%左右。20世紀(jì)70年代中期以后,德國全力發(fā)展兩柱掩護(hù)式液壓支架,到90年代掩護(hù)式液壓支架使用率達(dá)到62%以上。目前美國、澳大利亞綜采工作面中使用的液壓支架基本上為兩柱掩護(hù)式。從國外先進(jìn)采煤國家發(fā)展情況可以看出,兩柱掩護(hù)式支架是綜采工作面支護(hù)設(shè)備的發(fā)展方向,并可為煤炭企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。兩柱掩護(hù)式支架和四柱支撐掩護(hù)式支架對比有以下優(yōu)點(diǎn):(1)同等工作阻力,兩柱掩護(hù)式支架支護(hù)強(qiáng)度高于四柱支撐掩護(hù)式支架;(2)同等支護(hù)強(qiáng)度,對于較破碎頂板,四柱支撐掩護(hù)式支架后柱容易出現(xiàn)不受力或受力減小,支架后部冒空情況,甚至出現(xiàn)后柱受拉的現(xiàn)象,導(dǎo)致支架實(shí)際支護(hù)強(qiáng)度降低,支護(hù)效果不好;對于兩柱掩護(hù)式支架由于平衡千斤頂能夠調(diào)節(jié)頂梁合力作用的位置,能較好地適應(yīng)工作面頂板壓力變化情況;(3)兩柱掩護(hù)式支架比四柱支撐掩護(hù)式支架對煤層適應(yīng)性強(qiáng);(4)同等配套條件下,兩柱掩護(hù)式支架的運(yùn)輸長度比四柱支撐掩護(hù)式支架短。根據(jù)地質(zhì)條件和以上對比分析,建議選用兩柱掩護(hù)式支架。3防清洗和防扎基3.1抗管制幫派梁北礦煤層硬度系數(shù)f=0.15～0.25,全層松軟,大采高工作面必須解決煤壁片幫問題,在支架設(shè)計和采煤工藝上要充分考慮。(1)采煤機(jī)拉架、護(hù)幫在支架設(shè)計時考慮對煤壁上部及時支護(hù),在結(jié)構(gòu)上采用伸縮梁,在采煤機(jī)過后,及時拉架,拉架后伸出伸縮梁頂住上部煤壁,護(hù)幫板打開及時護(hù)上煤壁防止片幫。護(hù)幫板采用二級,支護(hù)面積大,可以有效地支護(hù)1900mm高度。(2)頂梁受力分析采用兩柱支架,立柱有對頂板向前的作用力,平衡千斤頂在支架承載時通過承受拉壓力的變化起到調(diào)節(jié)支架合力的作用位置、改善頂板控制效果。當(dāng)頂板比較完整,頂梁后部壓力較大,需較大承載及切頂能力時,平衡千斤頂承受拉力,并將支架合力作用位置后移,增大支架后部承載及切頂能力。當(dāng)頂板較破碎,頂梁前部壓力較大,需較大承載能力時,平衡千斤頂承受壓力,并將支架合力作用位置前移,增大支架前部承載能力。支架采用整體頂梁進(jìn)一步加大支架前部的承載能力。通過立柱、平衡千斤頂、頂梁的作用,減小頂板對煤壁的作用力,對防止片幫起一定作用。(3)特殊工藝的應(yīng)用由于煤體很軟,因此采煤工藝采取沿頂采,留底煤,嚴(yán)格控制采高。采煤可以采用特殊工藝,比如先采上部后采下部,及時移架等措施。支架為了配合采煤工藝,支架前后留有雙人行通道,在移架后,支架前部留有人行通道,采煤機(jī)操作工可以從前面行走。3.2支架設(shè)計優(yōu)化梁北礦底板多為泥巖、砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖或細(xì)砂巖、泥巖互層,抗壓強(qiáng)度在17.30～30.6MPa之間,巖體穩(wěn)定性差,起伏變化大。因此,為防支架扎底在支架設(shè)計時采取了如下措施:(1)采用抬底機(jī)構(gòu)如圖1所示。支架抬底機(jī)構(gòu)可以在支架前移時,抬起底座前部使支架移動順利。既可以防止扎底,也可以解決防止底板不平時,支架移動困難的問題。(2)支架設(shè)計優(yōu)化,減小底座前端比壓通過支架四連桿優(yōu)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,減小底座前端比壓,工作阻力6000kN的支架,底座前端比壓為1.29～3.26MPa。比底板抗壓強(qiáng)度17.30～30.6MPa小很多,一般不會扎底。4zy6000.25.50型兩柱維修4.1支架結(jié)構(gòu)支架結(jié)構(gòu)如圖2所示:支架為整體頂梁帶伸縮梁,護(hù)幫板為二級護(hù)幫板,底座設(shè)有抬底機(jī)構(gòu),雙前連桿,雙后連桿。4.2初撐力及支護(hù)強(qiáng)度ZY6000/25/50型兩柱掩護(hù)式液壓支架高度(最低～最高)2.5～5.0m;寬度(最小～最