工作面超前支护液压支架的选择与校验.pdf
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1、2023年第9期西部探矿工程*收稿日期:2022-09-26修回日期:2022-09-29作者简介:陈鹏(1993-),男(汉族),山西晋城人,助理工程师,现从事矿山信息管理工作。工作面超前支护液压支架的选择与校验陈鹏*(山西兰花科技创业股份有限公司大阳煤矿分公司,山西 晋城 048003)摘要:在对大阳矿3306综放工作面煤层属性进行分析研究后,对现有支护设备的支护强度、结构参数、载荷进行了校验。并针对运输顺槽和回风顺槽矿压较大的情况选用“单体柱+螺纹钢锚杆”的超前支护方式。结果显示超前液压支架可以很好地满足本次的支护要求。在此过程中,还提出了针对工作面过断层、围岩破碎区域的支护方式与建议,
2、取得了良好的实际效果。关键词:超前支护;液压支架;围岩应力中图分类号:TD26 文献标识码:A 文章编号:1004-5716(2023)09-0145-03随着综采技术在煤矿的普及应用,采煤效率大幅提高的同时,资源采出率也得到了提升1-2。但在综采大范围投入时,煤层顶板会处于随采随落的状态,支架设备的选择将是保障综采技术安全开采的核心设备。工作参数十分关键3,液压支架参数选择过大会增加一定的开采成本;若参数选择过小,则不利于矿井的安全生产。此外针对综采过程中遇到断层、破碎区域,则需要采用超前支护,其中对顺槽超前支护的液压支架的选型、间距布置是超前支护的技术难点4。1工作面大阳矿目前开采3#煤层
3、的3306工作面,采用倾斜长臂综放开采,放顶煤高度2.99m。根据对已采工作面的勘查,3#煤层在被开采后直接顶呈悬臂梁状态悬浮一定时长后,随液压支架的前移随采随落。在直接顶垮落后,基本顶将在悬空一段时间后随直接顶的垮落,并呈周期性断裂沉降。顶板作用力主要集中于煤壁上和采空区垮落带,单独使用液压支架很难起到支护作用。根据地测判断,初次来压步距约为30m,周期来压步距为15m。在不进行超前支护和联合支护的情况下,顶板最大塌陷程度预计将超过1m,严重威胁矿井安全生产。3306工作面随工作面推进支架前移顶板自行垮落充填采空区,最大、最小控顶距如图1所示:支架最大控顶距为 6112mm,最小控顶距为 5
4、312mm;推拉步距为800mm。图1工作面控顶距示意图(单位:mm)1.1支护方式3306工作面基本顶以深灰色细砂岩为主,较为坚硬,直接顶以黑色泥岩为主,属较软岩类。根据煤层厚度、顶板属性以及采高条件,本工作面将采用ZF7200/17/33型中间支架、ZFG/8000/18.5/33过渡支架对顶板进支护,最大控顶距6112mm,最小控顶距为5312mm,1452023年第9期西部探矿工程移架步距为800mm,分两阶段完成支护:第一阶段:在切眼内布置107架ZF7200/17/33型中间支架,4架ZFG8000/18.5/33型过渡液压支架,其中4架过渡架位于工作面机头;第二阶段:切眼内布置1
5、47架ZF7200/17/33型中间支架,7架ZFG8000/18.5/33型过渡支架,2组ZT14400/20/40型端头支架,其中4架过渡架位于工作面机头,3架过渡架位于工作面机尾。1.2液压支架的校核(1)支架支护强度校核。ZF7200/17/33型支架与ZFG8000/18.5/33型支架的承受载荷将根据公式(1)进行校验:P=9.8hr1+(8M-h)r2Lb(1)式中:P支架承受的载荷,kN;h放顶煤厚度,2.99m;r1煤的视密度,1.44t/m3;r2顶板岩石视密度,2.60t/m3;M工作面采高,2.60m;L工作面最大控顶距,取6.11m;b支架中心距,1.5m。代入数据计
6、算得支架载荷P=4546kN,小于支架最大工作阻力的7200kN,满足载荷要求。(2)支架初撑力校核。根据煤矿安全生产标准化的基本要求,液压支架初撑力应高于泵站压力P泵的80%,所以液压支架的初撑力P0需根据公式(2)计算:P0=80%P泵(2)式中:P泵泵站压力,30MPa;P0液压支架初承力。经过计算,液压支架初承力24MPa。(3)支架的结构参数校核。支架高度应处于最大支护高度和最小支护高度之间,最大高度:Hmax=Mmax+S1(3)式中:Hmax支架最大支护高度,m;Mmax煤层最大采高,m;S1伪顶或浮煤冒落厚度,一般取0.2m。经过计算:Hmax=2.6+0.2=2.8(m)。最
7、小高度:Hmin=Mmin-S2-a-b(4)式中:Hmin支架最小支护高度,m;Mmin煤层最小采高,m;S2顶板最大下沉量,取200mm;a支架移架所需最小下降量,取50mm;b浮煤厚度,取50mm。经过计算:Hmin=2.6-0.2-0.05-0.05=2.3(m)。代入公式计算得,Hmax=2.8m,Hmin=2.3m,支架高度可满足17003300mm,因此该支架在允许高度范围内,可见支架的高度符合控顶设计的要求。1.3液压支架支护标准根据对液压支架的校验,ZF7200/17/33型综采放顶煤液压支架和ZFG8000/18.5/33型过渡支架可满足综放工作面回采后对顶板的支护需求,并
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