蔡世忠　范宗乾　王振剛

摘 要：西細(xì)莊煤礦煤層賦存復(fù)雜，綜采設(shè)備難以適應(yīng)，選擇合理的支架是保證產(chǎn)量的關(guān)鍵。本文針對(duì)開灤集團(tuán)西細(xì)莊礦1煤煤層厚度變化大、工作面不規(guī)則、頂板條件復(fù)雜、頻繁過(guò)斷層等特點(diǎn)，確定了簡(jiǎn)易支架的類型，結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)工作參數(shù)，改進(jìn)支架的結(jié)構(gòu)，探討了其應(yīng)用效果，為復(fù)雜煤層條件簡(jiǎn)易支架改進(jìn)提供了技術(shù)保證。

關(guān)鍵詞：架型分析 支架改進(jìn) 支護(hù)強(qiáng)度 工作阻力

中圖分類號(hào)：TD325 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（c）-0096-02

西細(xì)莊礦年產(chǎn)量為45萬(wàn)噸，煤炭?jī)?chǔ)量較小，在開采1煤層時(shí)，由于1煤層工作面走向長(zhǎng)度短，開采頻過(guò)斷層、煤層厚度變化大、斷層切割嚴(yán)重等因素，綜采設(shè)備難以適應(yīng)[1]，因此，研究簡(jiǎn)易支架選型及其適應(yīng)性對(duì)西細(xì)莊礦具有重大意義。

1 地質(zhì)概況

開采煤層1煤下厚上薄，下部煤層厚度2.4～2.5 m，為主采層。1煤上部為砂巖與泥巖互層，煤層頂板整體上屬于厚度較小的復(fù)合頂板結(jié)構(gòu)，對(duì)煤層開采不利[2]。1煤層直接底板為泥巖，遇水軟化，難以控制其煤層柱狀圖如（圖1）所示。1煤層存在落差較大斷層并橫穿工作面，頂板偽頂難以控制，造成大采高開采，片幫嚴(yán)重，頂板局部冒頂嚴(yán)重，難以布置出走向合適的正規(guī)綜采工作面。

2 合理支架選型及改進(jìn)

2.1 架型分析

（1）支架基本參數(shù)。

根據(jù)1煤地質(zhì)情況、礦壓數(shù)據(jù)，結(jié)合支護(hù)強(qiáng)度、支護(hù)面積計(jì)算支架的基本參數(shù)為：

工作阻力：4800 kN，支架高度：1.6～3.2 m，支架寬度：1.43～1.60 m，支架強(qiáng)度：>0.72 MPa（在使用范圍內(nèi)）。

（2）架型確定。

由于斷層切割，有可能導(dǎo)致老頂?shù)募羟羞\(yùn)動(dòng)破壞類型，要求支架有阻抗老頂滑移運(yùn)動(dòng)的反作用力，要求支架采用支撐掩護(hù)式、帶前探梁、外套式伸縮前梁結(jié)構(gòu)[3]，并配備適應(yīng)過(guò)斷層需要的其它機(jī)構(gòu)[4]，支架結(jié)構(gòu)如（圖2）所示。

（3）面臨問(wèn)題。

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中工作面行人道管路多，難以整理，不能保證行人暢通；擋矸板、擋矸鞋與支架的連接裝置強(qiáng)度低，損壞嚴(yán)重；支架的前柱窩相對(duì)機(jī)采面而言無(wú)用，且梁的長(zhǎng)度較短，和220刮板機(jī)配套后易造成端面距大，前排柱子靠擋煤板太近時(shí)，影響采煤機(jī)正常通過(guò)（采煤機(jī)接線室易碰到柱子，造成電纜的損壞）。

2.2 支架改進(jìn)

針對(duì)支架實(shí)際問(wèn)題對(duì)懸移頂梁型支架進(jìn)行如下改進(jìn)如圖3所示。

（1）支架梁長(zhǎng)增加200 mm，全長(zhǎng)改為3000 mm。

（2）前柱窩改為中柱窩，便于初壓時(shí)增設(shè)支柱，后柱窩距中柱窩300 mm。

（3）改變擋矸板和梁的連接裝置變雙孔連接為單孔連接且增大連接強(qiáng)度。同時(shí)縮小擋矸板寬度。

（4）改變擋矸鞋連接方式支柱下部用卡簧和擋矸鞋卡牢。

（5）改變高壓管路布置方式將管路布置在梁上，留足暢通的人行道。

2.3 改進(jìn)后支架工作阻力及支護(hù)強(qiáng)度計(jì)算

試采工作面直接頂?shù)暮穸葹? m，老頂?shù)暮穸?.4 m，通過(guò)近兩個(gè)月的工作面的試采，老頂初次來(lái)壓步距為36～38 m，設(shè)計(jì)取40 m。

（1）支護(hù)強(qiáng)度。

老頂初次來(lái)壓時(shí)按老頂彎曲破壞計(jì)算支護(hù)強(qiáng)度[5]（老頂來(lái)壓時(shí)有切頂?shù)奈ｋU(xiǎn)）：

PT=0.76 MPa

（2）工作阻力確定。

RT=S*PT（架間距按0.9 m考慮）。

RT=2258 kN

式中：

A為直接頂?shù)淖饔昧?；M為第一巖梁厚度；γ為容重；L為老頂初次來(lái)壓步距；Lk為支架控頂距離；S為支架的支護(hù)面積。

改進(jìn)后的懸移支架能夠滿足老頂初次來(lái)壓時(shí)支護(hù)強(qiáng)度的要求。

3 工程實(shí)踐及展望

（1）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

采用所設(shè)計(jì)懸移支架成功實(shí)現(xiàn)了首采工作面1108及1123的安全回采，通過(guò)回采當(dāng)中對(duì)支架工作狀況的監(jiān)測(cè)，可以判定該支架適合西細(xì)莊1煤層頂板控制要求，達(dá)到預(yù)期的支護(hù)效果，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)高效的目標(biāo)。

（2）展望。

改進(jìn)后支架在回采過(guò)程中顯示出優(yōu)越的承載性能，良好的受力狀況，運(yùn)行平穩(wěn)、安全可靠。該支架的成功應(yīng)用，為同類條件下礦區(qū)提高生產(chǎn)水平、提高安全生產(chǎn)水平打下良好的基礎(chǔ)，具有良好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

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[3] 史元偉.采煤工作面圍巖控制原理和技術(shù)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[4] 岳文輝.大采高強(qiáng)力液壓支架的參數(shù)確定及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].礦山壓力與頂板管理，2003（3）：72-75.

[5] 郭朋星，趙輝.大采高液壓支架選型及適應(yīng)性分析[J].煤炭技術(shù)，2010，12：4-5.endprint