厚煤层综放工作面支架合理工作阻力的确定

许兴文山西（西山煤电集团公司屯兰矿，【摘太原030206）压死支架等现象时有发生，严重制约了要】厚煤层综合机械化放顶煤过程中有煤壁片帮、顶板大面积冒顶、应用FLAC数值计算软件得出支架所受优势资源矿井的安全高效开采。本文以陈家沟煤矿8152工作面为研究对象，确定8512工作面选用ZF10000-20/32型液压支架；采最大载荷为10031kN；采用类比法，根据相邻矿井工作面情况，最终确定合理工作阻力为用CDW-60型采集器观测液压支架工作阻力、动载系数、周期来压步距和循环末工作阻力，9526.2kN；对比数值计算、类比法确定的工作阻力和实测数据可知，8512综放工作面采用ZF10000-20/32型液压支架切实可行。液压支架；工作阻力【关键词】厚煤层；综放工作面；【中图分类号】TD353【文献标识码】A【文章编号】1008-8881（2016）04-0024-02综合机械化放顶煤随着煤炭科学技术的发展，技术在厚煤层开采中得到越来越广泛的应用[1-3]。但是，实际工作中部分回采工作面煤壁片帮、顶板大[4-5]面积冒顶、压死支架等现象时有发生，。本文以陈家沟矿8152综放工作面为研究对象，采用数值计算、工程类比等方法得出8152支架的架型，应用矿压观测仪器监测支架的工作状态，为接替工作面支架合理确定支架的合理工作阻力，工作工作阻力的确定提供依据。1工程概况主采中侏罗8152综放工作面位于八盘区中部，纪延安组5-1#煤，煤层厚度8.5-18.8m，平均厚度11.92m，煤层埋深430~560m，平均500m，倾角3°-10°，平均6°工作面直接顶为泥岩，平均厚度基本顶为粉砂岩2.3m，呈灰黑色，含植物化石碎片，平均厚度7.5m，工作面和砂质泥岩，含菱铁矿结核。采高3m，采放比1：2.97，全部垮落法管理顶板。2支架工作阻力数值计算应用FLAC软件建根据8512工作面实际情况，立长*高为300*280m的液压支架控制区域数值计如图1所示。算模型，采用不同计算时步来模拟围岩与支架的动态平衡过程。不同计算时步支架前后柱轴力分布如图2所示。图1计算模型图2支架前后柱轴力分布分析可知，8512工作面液压支架前后支柱轴力支架前后轴力整体不尽相同，随着工作面的推移，呈增大—变小—趋于稳定。稳定后前后支柱轴力位置在2209和1601kN附近。考虑到支架的安全系数1.2-1.4，可计算出围岩与支架的处于动态平衡时的液压支架整体受力大小为7430kN。考虑5#煤的煤动载系数质及工作面斜切对支架工作性能的影响，取1.35，则支架的所受最大载荷为10031kN。收稿日期：2016-03-21（1986-）作者简介：许兴文，男，河北井陉人，西山煤电集团公司屯兰矿助理工程师。24许兴文：厚煤层综放工作面支架合理工作阻力的确定采用类比法，根据相邻矿井液压支架的选型，最终确定8512工作面采用MG200/500-QWD型采煤机，SGZ-730/320型前后刮板输送机，ZF10000-20/32型液压支架。3观测方案8512工作面液压支架采用CDW-60型采集器监测支架工作阻力变化。为防止观测期间，仪器发生故障，本次观测从工作面运输顺槽到回风顺槽2台仪器一组布置3组观测线。从机头起，矿用数字压力计分别布置在4#、5#、37#、38#、74#和75#架上。观测时间2个月。4观测结果及其分析8512综放工作面支架最大工作阻力P、最大工作阻力均方差之和σp、平均工作阻力P1和动载系数D实测数据如表1所示。8512综放工作面周期来压步距L如表2所示。表18512工作面支架来压数据支架P/kNσp/kNP1/kND5#8672.41235.43713.21.138#100001524.371.31.375#9661.91487.65183.91.2平均9444.81415.847.51.2表28512工作面周期步距5#38#75#第1次/m10.419.210.3第2次/m12.612.77.6第3次/m15.414.416.4第4次/m17.213.417.3第5次/m13.410.59.2平均/m13.814.012.25#、38#和75#支架循环末工作阻力分布如图3所示。（a）5#架循环末工作阻力分布图（b）38#架循环末工作阻力分布图（c）75#架循环末工作阻力分布图图3支架循环末工作阻力分布分析可知，观测期间8512综放工作面支架最大工作阻力、均方差之和、平均工作阻力和动载系数均值分别为9444.8kN、1415.8kN、47.5kN和1.2；工作面上覆岩层周期来压5次，来压步距范围平均12.2-14.0m。支架循环末阻力82.3%的分布区域为4000-8500kN，6.7%的循环末阻力分布在0-2000kN，支架循环末阻力整体呈正态分布。考虑到工作面上覆岩层垮落周期来压步距范围12.2-14.0m，可以用支架时间加权工作阻力平均值47.5kN与2倍均差1415.8kN之和乘动载系数1.2来计算8512综放工作面支架合理工作阻力PH。PH=（47.5+2*1415.8）*1.2=9526.2kN。对比数值计算、类比法确定的工作阻力和实测数据下计算出来的工作阻力可知，8512综放工作面采用ZF10000-20/32型液压支架切实可行。5结论5.1应用FLAC数值计算软件得出支架所受最大载荷为10031kN。5.2采用类比法，根据相邻矿井工作面情况，确定8512工作面选用ZF10000-20/32型液压支架。5.3采用CDW-60型采集器观测液压支架工作阻力、动载系数、周期来压步距和循环末工作阻力，最终确定合理工作阻力为9526.2kN。5.4对比数值计算、类比法确定的工作阻力和实测数据可知，8512综放工作面采用ZF10000-20/32型液压支架切实可行。【参考文献】[1]于雷，闫少宏，刘全明.特厚煤层综放开采支架工作阻力的确定[J].煤炭学报，2012，05：737-742.[2]尚雁文.同忻煤矿综放工作面支架工作阻力分析[J].现代矿业，2014，01：181-183+186.[3]邓金亮.特厚煤层综放面支架工作阻力观测分析[J].山东煤炭科技，2014，03：1-3.[4]孙宝明.巨厚冲积层薄基岩综放支架合理工作阻力研究[J].山东煤炭科技，2015，11：65-66+71.25