劉 鵬

(晉城煤業(yè)集團(tuán) 長(zhǎng)平公司，山西 高平 048400)

隨著煤礦開(kāi)采技術(shù)不斷進(jìn)步，產(chǎn)量穩(wěn)步提升，設(shè)備技術(shù)已開(kāi)始持續(xù)更新。為推動(dòng)企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型，長(zhǎng)平公司引進(jìn)了重型放頂煤采煤工藝。重型放頂煤液壓支架具有自行移架、自動(dòng)推拉刮板輸送機(jī)功能，它的應(yīng)用對(duì)增加采煤工作面產(chǎn)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人體力勞動(dòng)和保證安全生產(chǎn)起著非常重要的作用。但由于長(zhǎng)平公司地質(zhì)條件復(fù)雜，對(duì)頂板的管控要求嚴(yán)格。因此，合理布置礦壓觀測(cè)方案，及時(shí)掌握工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和支架受力情況，分析重型放頂煤液壓支架的適應(yīng)性對(duì)工作面安全高效開(kāi)采具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 重型放頂煤采煤工藝概況

重型放頂煤裝備是結(jié)合井下現(xiàn)有的綜放采煤工藝，配備具有感知能力、記憶能力、學(xué)習(xí)能力和決策能力的綜采裝備。重型放頂煤工作面集控中心可一鍵啟動(dòng)工作面乳化液泵站、膠帶輸送機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板輸送機(jī)，采煤機(jī)采用記憶截割模式，支架通過(guò)SAC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移架，采煤機(jī)LASC系統(tǒng)協(xié)同SAC系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)刮板機(jī)的自動(dòng)找直，地面分控中心、工作面集控中心通過(guò)SAM系統(tǒng)可對(duì)綜采工作面采煤機(jī)、液壓支架、運(yùn)輸設(shè)備、供液設(shè)備、供電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并及時(shí)做出操控調(diào)整。

重型放頂煤液壓支架(中間架)型號(hào)為ZF11000/20.5/38，支架中心距為1 750 mm。普通綜合機(jī)械化放頂煤液壓支架(中間架)型號(hào)為ZF7200/17/33.5，支架中心距為1 500 mm。重型放頂煤液壓支架與普通綜放工作面液壓支架相比，除額定工作阻力、支護(hù)高度、中心距等有所提高以外，更具有自行移架和自動(dòng)推拉刮板輸送機(jī)功能，機(jī)械化程度更高。

2 重型放頂煤工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析

2.1 工作面概況

長(zhǎng)平公司5302工作面率先應(yīng)用重型放頂煤采煤工藝，工作面位于3號(hào)煤一水平五盤(pán)區(qū)南翼，為五盤(pán)區(qū)的首采工作面。工作面地面標(biāo)高979～1 170 m，煤層底板標(biāo)高412～480 m，傾角1～9°。工作面走向長(zhǎng)度 1 509.17 m，傾斜長(zhǎng)度295.00 m，煤層平均厚度5.64 m。工作面整體東高西低，南北高中部低，切眼東高西低，切眼相對(duì)高差約12 m。工作面于2019年9月1日開(kāi)始回采，為減少初采期間來(lái)壓對(duì)工作面造成的影響，回采期間工作面一直偽斜推進(jìn)。截止到2019年9月28日，工作面機(jī)頭共推進(jìn)31.4 m，機(jī)尾共推進(jìn)51.6 m。

2.2 工作面礦壓監(jiān)測(cè)設(shè)備布置方式

工作面共安裝171臺(tái)液壓支架，采用天瑪電液控制系統(tǒng)，每架支架均安裝了電液控制器，可以實(shí)時(shí)采集礦壓數(shù)據(jù)，并通過(guò)環(huán)網(wǎng)傳輸至井上服務(wù)器。

2.3 工作面初采期間礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析

選取初采期間支架壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，每隔10架分析一組，即10號(hào)、20號(hào)、30號(hào)、40號(hào)、50號(hào)、60號(hào)、70號(hào)、80號(hào)、90號(hào)、100號(hào)、110號(hào)、120號(hào)、130號(hào)、140號(hào)、150號(hào)、160號(hào)、170號(hào)共計(jì)17組支架壓力數(shù)據(jù)，工作面各位置頂板初次來(lái)壓情況如下：

1) 2019年9月5日工作面上部10號(hào)、20號(hào)支架附近頂板首先來(lái)壓，來(lái)壓持續(xù)至9月10日，最大工作阻力達(dá)11 610.8 kN，來(lái)壓步距為9.2 m；

2) 2019年9月7日，工作面下部150號(hào)支架附近頂板初次來(lái)壓，來(lái)壓持續(xù)至9月10日，最大工作阻力達(dá)11 384.8 kN，來(lái)壓步距為15.2 m；

3) 2019年9月8日，工作面中部90號(hào)支架附近頂板初次來(lái)壓，來(lái)壓持續(xù)至9月12日，最大工作阻力達(dá)11 441.3 kN，來(lái)壓步距為13.6 m；

4) 2019年9月9日，130號(hào)、140號(hào)支架附近頂板開(kāi)始來(lái)壓，該位置來(lái)壓持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，尤其是130號(hào)支架來(lái)壓持續(xù)至9月19日。來(lái)壓期間，支架安全閥開(kāi)啟較頻繁，最大工作阻力11 384.8 kN，來(lái)壓步距為17.6 m；

5) 2019年9月16日，160號(hào)支架附近頂板初次來(lái)壓，來(lái)壓持續(xù)至9月20日，最大工作阻力達(dá)11 387.3 kN，來(lái)壓步距為30 m；

6) 2019年9月17日，100號(hào)、110號(hào)支架附近頂板開(kāi)始來(lái)壓，來(lái)壓持續(xù)至9月20日，最大工作阻力11 497.8 kN，來(lái)壓步距為32 m；

7) 2019年9月19日，30號(hào)、40號(hào)、50號(hào)、60號(hào)支架附近頂板開(kāi)始來(lái)壓，來(lái)壓持續(xù)至9月22日，最大工作阻力11 667.3 kN，來(lái)壓步距為25.2 m；

8) 2019年9月22日，70號(hào)、80號(hào)、120號(hào)、170號(hào)支架附近頂板開(kāi)始來(lái)壓，最大工作阻力11 497.8 kN，70號(hào)、80號(hào)支架來(lái)壓步距為31.6 m，120號(hào)支架來(lái)壓步距為37.7 m ，170號(hào)支架來(lái)壓步距為40 m。

工作面不同位置來(lái)壓次序見(jiàn)圖1，不同位置初次來(lái)壓步距見(jiàn)圖2。

圖2 工作面不同位置初次來(lái)壓步距

圖1 工作面不同位置來(lái)壓次序

由于工作面傾斜長(zhǎng)度較長(zhǎng)，初采期間一直處于偽斜推進(jìn)狀態(tài)，初次來(lái)壓呈現(xiàn)出明顯的分段來(lái)壓特征，上部最先來(lái)壓，中部來(lái)壓一般約在30 m，下部最后來(lái)壓，平均來(lái)壓步距為24.6 m。初采期間各支架工作阻力普遍在8 000 kN以下。工作面頂板初次來(lái)壓強(qiáng)度較大，支架普遍達(dá)到額定工作阻力，部分支架安全閥開(kāi)啟。

3 液壓支架初撐力及循環(huán)末阻力分析

工作面在初采期間，上部與下部的液壓支架平均初撐力較高，基本維持約在6 000 kN，中部液壓支架初撐力偏低，120號(hào)支架平均初撐力僅為3 604.2 kN，工作面支架初撐力平均為5 461.9 kN，呈現(xiàn)整體偏低的態(tài)勢(shì)。導(dǎo)致液壓支架初撐力較低的原因?yàn)椋汗ぷ髅嫦锏篮颓醒墼诰蜻M(jìn)期間沿頂掘進(jìn)留有底煤，所以在初采期間，工作面一直處于下栽找煤層底板狀態(tài)，導(dǎo)致支架接頂不實(shí)，初撐力較低。初采期間支架平均循環(huán)末阻力基本維持約在7 000 kN，平均為7 195.6 kN，最大循環(huán)末阻力保持約在11 400 kN，當(dāng)支架循環(huán)末阻力超過(guò)額定工作阻力時(shí)，安全閥自動(dòng)開(kāi)啟，呈現(xiàn)自我保護(hù)狀態(tài)。支架工作阻力特征曲線見(jiàn)圖3。

圖3 支架工作阻力特征曲線

4 結(jié) 語(yǔ)

5302重型放頂煤初采期間，頂板能夠按照規(guī)律正?？缏?，來(lái)壓步距與來(lái)壓強(qiáng)度均在合理范圍內(nèi)，效果良好。支架初撐力最大值為9 854.8 kN，平均為5 461.9 kN，末阻力最大值為11890.4kN，平均為7195.6kN。初次來(lái)壓期間，當(dāng)支架循環(huán)末阻力基本超過(guò)額定工作阻力，安全閥自動(dòng)開(kāi)啟，呈現(xiàn)自我保護(hù)狀態(tài)。通過(guò)初采期間支架的初撐力和循環(huán)末阻力可得出，重型放頂煤ZF11000/20.5/38型液壓支架能夠滿足工作面頂板支護(hù)要求，為長(zhǎng)平公司的安全生產(chǎn)提供了保障，更為企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型奠定了良好的基礎(chǔ)。