B080409 大倾角工作面支架阻力观测及适应性分析.doc

大倾角工作面支架阻力观测及适应性分析贾 坡兖州煤业公司南屯煤矿，山东 邹城 273515摘 要 通过大倾角综放工作面支架阻力观测，分析了支架的阻力分布特征及适应性，确定了支架阻力发挥程度及存在的问题，并提出相应的改进措施。关键词 大倾角 支架阻力-1 概 况93上05工作面位于南屯煤矿九采区南部，东部为九采区边界轨道，西南为3上煤层露头区，西北侧为未采动煤层。地面标高+53.67+57.56m，北高南低。走向长度550m，倾斜长度186m，面积73201m2，设计开采3上层煤，该面范围内，煤层赋存稳定，煤厚变化不大，平均厚度为5.0m，煤层为黑色半亮型煤，块状，粉末状亮煤为主，夹暗煤带，内生裂隙较发育，局部煤层倾角达到35。2 液压支架基本参数工作面采用放顶煤开采，采用ZFQ6500/18/35型放顶煤液压支架，共70架，液压支架基本参数如下： 高度：18003500mm； 宽度：14101580mm； 中心距：1500mm； 初撑力：5700kN； 工作阻力：6500kN； 对底板比压：2.16MPa； 支护强度：0.820.88MPa； 泵站压力：31.5MPa； 重量：19.7t。3 老顶来压特征工作面直接顶初次跨落从两头开始向中部发展，跨落步距为：工作面上、中、下部分别为19.5m、16.5m、20.25m，平均19.6m。老顶初次来压与直接顶初次跨落不同，从工作面下部开始向上部发展，跨落步距为：工作面上、中、下部为25.5m、33m、42.5m，平均35.4m。周期来压与直接顶初次跨落、老顶初次来压有所相同，虽分段来压，但不一定哪段先来压，来压步距也有差异，周压步距变化范围在9.627.2 m，为老顶初次来压步距的22.664%。判断顶板周期来压的依据如下。以支架的时间加权阻力与其均方差之和为判断顶板周期来压的主要指标，并参考支架每天的最大阻力。数据计算的公式为：式中，Pt时间加权阻力；Pi数据转折点的实测阻力值。式中，p时间加权阻力平均值的均方差；n实测天数；Pti所求各天的实测时间加权平均阻力；时间加权平均阻力的平均值， 。老顶来压依据：式中：PM最大阻力。该工作面分析结果如下表所示。93上05综采工作面顶板来压期间支架阻力实测值统计表测站位置来压形式顶板来压步距（m）持续时间（t）影响范围（m）支架初撑力（kN/架）支架末阻力（kN/架）平时来压最大平时来压最大15号架初垮20.2548.5221324503426289631914029初压42.5511158727362368248435104613周压一9.628.4263928823621355444517008周压二14.415.2247525264302305532174633周压三25.616232555246132347060737047平均16.51.36.524803644468533604580622960号架初垮16.557194730033426296847855703初压3334238829545567391950525879周压一10.4324249829543445358944725879周压二10.8214.8324030844789414247135898周压三22211.2180424904730257436275645平均14.42.316.7331028434321343542715801110号架初垮19.535246733854399324045855664初压25.553266629583815353838834613周压一9.6215.6209623193030277634715334周压二12.4210.8188024453582299643415684周压三27.2216183723042881268036365178平均16.4214.1193823563164281738165399平均初垮19.646.8220929463750303541874782初压35.444.3221428833917331441485035周压一9.92.316241127183365330641316074周压二12.51.710.3253226854224339840905405周压三24.91.711.1198934394099290844455957平均15.81.912.5231129473896320442225812注：工作面支架额定初撑力5700 kN/架，额定工作阻力6400kN/架。根据实测数据统计、计算出93上05工作面矿压参数。支架每日加权阻力平均值随工作面推进的变化情况如图1、图2、图3所示。图1 15#支架支护阻力分布图图2 60#支架支护阻力分布图图3 110#支架支护阻力分布图4 支架阻力分布特征分析支架阻力反映了支架的工作状态，也反映了顶板、顶煤、支架与底板所构成的支架-围岩的作用关系。为此，现场实际观测了支架的阻力分布情况，并分析了相关特征。4.1 初撑力工作面支架的平均初撑力在19892532kN/架，达到支架额定初撑力的3544.4%，如图4所示。主要原因： 泵站压力小于规定值； 人为操作原因，升支架时增压不足就停止升柱； 工作面支架不完好、操作阀窜液或管路漏液等。图4 支架初撑阻力分布直方图 (单位：kN)4.2 平均循环末阻力工作面支架阻力在29084445 kN/架，占额定工作阻力的45.469.5%，如图5所示。老顶初次来压期间循环末阻力达到额定值的62%左右，周期来压期间循环末阻力达到额定值的66%左右，表明支架的工作阻力得到充分的发挥。 图5 支架循环末阻力分布直方图(单位：kN) 5 支架适应性分析初次放顶期间，泵站压力必须达到设计压力30MPa，确保支架完好，具有足够的初撑力。加快工作面的推进速度，合理控制采高，采高控制在2.8m以内，保证采放比。沿底板割煤，顶煤要及时放净，见矸即停，保证产量和老空老顶的及时冒落。5.1 支架阻力发挥程度从观测结果来看，ZFQ6500/18/35型放顶煤液压支架能满足安全生产的需要，支架工作阻力较合理。但液压支架前柱压力大于后柱，前后柱失衡严重，生产过程中要加强管理，确保四个立柱能均匀受力，保证支架处于合理的工作状态。可以认为，支架阻力发挥适当，能够适应93上05工作面的支护条件。5.2 顶煤控制效果在93上05工作面的整个观测期间，片帮对安全生产未造成任何影响，也未出现因顶板压力增大而导致零部件损坏现象。另外，高阻力对下位顶煤破碎起到了明显效果，由于支架额定阻力大，加上顶煤超前变形破坏明显，破煤效果好，放煤时顶煤流动畅通，出现大块煤机率少，从而使顶煤得到了有效控制。5.3 防倒滑装置适应性支架安装防倒滑装置后，支架在93上05工作面回采期间没有出现倒斜、滑动现象。软链接的防倒装置可有效地控制支架倾倒，而且避免了出现连接头和千斤顶的损坏，且在降架、移架时防倒千斤顶可有效地避免与顶梁干涉。可以说9305工作面防倒滑装置可有效地控制支架倒滑现象。6 结 论对大倾角综放工作面支架阻力观测及适应性分析中可以看出，在其初撑力达到支架额定初撑力的3544.4%，平均循环末阻力在老顶初次来压期间达到额定值的62%左右，在周期来压期间循环末阻力达到额定值的66%左右。为了确保支架完好具有足够的初撑力