苏村煤矿薄煤层开采液压支架的应用_龚强.pdf
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1、2023 年 2 月Feb.,2023doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2023.01.021苏村煤矿薄煤层开采液压支架的应用龚强(华润天能徐州煤电有限公司,江苏 徐州 221002)摘要 为了不断提高薄煤层开采液压支架应用效果,促使煤矿行业安全高效发展,以苏村煤矿薄煤层 1501 综采工作面为背景,对薄煤层安全开采问题进行了分析研究,确定了综采工作面液压支架选型,并分析了液压支架的优点以及液压支架在薄煤层中的应用,对薄煤层工作面安全高效开采提供了技术支持,为类似条件工作面开采积累了一定的经验。关键词 薄煤层工作面;液压支架;顶板管理;超前移架;及时移架中图分类号TD8
2、23.251文献标识码B文章编号1672-9943(2023)01-0068-030引言因受井下作业空间的限制,薄煤层开采不利于井下工作人员的安全作业。为提高薄煤层综采工作面安全高效生产的能力,以苏村煤矿薄煤层 5101综采工作面为研究背景,对薄煤层工作面现状进行了全面综合地分析,确定了液压支架的选型,重点研究了液压支架的优点以及液压支架在薄煤层中的应用,为薄煤层工作面安全高效开采提供了技术支持14。1工作面概况苏村煤矿 5101 综采工作面为薄煤层开采工作面。该工作面为一采区首采工作面,工作面位于井田东部边界,西部为实体煤层,北部靠近采区系统巷道,南部至矿井采区边界。工作面走向长 1 250
3、 m、倾向长 180 m,工作面煤层厚度 0.751.56 m、平均厚度 1.15 m,平均倾角 10、最大倾角 18。煤层含 2层夹矸,结构复杂,煤层整体稳定可采。煤层直接顶板为厚 02 m粉砂岩,老顶板为平均厚 3.3 m砂岩,属于 2 类顶板,直接底板是砂质泥岩,遇水膨胀变软。5101 工作面采用综采工艺。该工艺流程为:采煤机落煤和装煤刮板输送机运煤移置输送机移液压支架。结合现场工作面情况,经过验算,该薄煤层工作面选用 ZY3200/07/15 型两柱掩护式液压支架和 MG250-BW采煤机;根据各个环节相关能力配套 5101 工作面选用 SGZ630/150 型刮板输送机和 SZD-6
4、30/75P 型转载机,顺槽运输选用SSJ800/255kW型可伸缩胶带运输机。5101 工作面布置如图 1 所示;工作面主要设备特征如表 1 所示。图 15101 工作面布置10 煤东运输上山10 煤东轨道上山10 煤东回风上山采区变电所专用回风道6 号煤东翼运输大巷6 号煤东翼轨道大巷5 号煤东翼回风大巷采区注氮机硐室6 煤煤仓6 号煤运输联络巷采区避难硐室10 煤煤仓5101 溜煤眼5101 行人绕道上部车场无极绳绞车硐室5101 工作面运输顺槽5101 工作面回风顺槽主斜井+25-25-22.5能 源 技 术 与 管 理EnergyTechnologyand Management202
5、3 年第 48 卷第 1 期Vol.48 No.1682023 年 2 月Feb.,2023表 1采煤工作面主要设备特征龚强苏村煤矿薄煤层开采液压支架的应用2液压支架选型为充分发挥薄煤层液压支架支护性能好、移架速度快、强度高、安全可靠等优点,对 5101 薄煤层综采工作面液压支架进行选型。2.1架型的选择液压支架选型受顶底板岩性、开采高度、倾角、瓦斯含量、回采工艺等众多因素影响,其中顶板岩性是影响架型最重要的因素。根据煤层顶板岩性和所选择的采煤工艺,确定采用掩护式薄煤层综采液压支架。2.2支撑高度确定支架的支撑高度按下式确定:Hmax=Mmax+hfHmin=Mmin-hd-he式中:Hmax
6、、Hmin分别为支架的最大、最小支撑高度,m;Hmax、Hmin分别为工作面最大、最小采高,m;hf为伪顶或浮煤冒落高度,一般取 100200 mm;hd为预计顶板下沉量,一般取 0.040.05 m;he为避免支架压死的撤出高度,一般取 50100 mm。5 煤可采厚度为 0.91.4 m。经计算,5 煤支架最大、最小支撑高度分别为 1.6、0.76 m。2.3支护强度计算液压支架承受的载荷主要来自支架上方冒落岩石的重量和老顶来压时的冲击载荷,按岩石自重法计算支架的支护强度:P=(68)mr9.810-3cos式中:P 为支护强度,MPa;m 为采高,m;r 为岩石密度,取 2.3 t/m3
7、;为煤层倾角,取 3;经计算,支架的支护强度为 0.210.27 MPa。2.4推移行程确定根据采煤机截深(800 mm)要求及设备供应情况,确定推移行程为 900 mm。2.5移架时间确定支架移架速度应与煤机平均牵引速度 4 m/min相匹配,因此支架移架速度按下式计算:V=Vcd式中:V 为支架移架速度,架/min;Vc为采煤机平均牵引速度,m/min;d 为支架中心距,m。经计算,支架移架速度为 2.67 架/min。那么,移架时间 t=60V=602.67=22.47 s/架因此,支架降-移-升循环时间应小于 22.47s。综上分析,5 煤工作面支护设备选用 ZY3200/07/15
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