关于提高煤矿采煤工作面单体液压支柱支撑效能的分析

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1、关于提高煤矿采煤工作面单体液压支柱支撑效能的分析李正祥雅安市荥经县煤矿安全技术指导站四川雅安625000摘要：煤矿釆煤工作面单体液压支柱未能有效发挥支撑效能的主要原因:支柱初撑力偏低、支护密度偏大、围岩（顶、底板）抵抗力低。关键词：单体液压支柱支撑效能措施!/•■、—、刖目雅安市荥经县现有煤矿企业37家，目前37家煤矿的采煤工作面都采用单体液压支柱支护。然而，因煤矿技术方面的原因，大部分采煤工作面的单体液压支柱未能有效发挥支撑效能。二、单体液压支柱支撑效能的分析（以荥经县五家田煤业有限公司1122采煤工作面）（一）1122采煤工作面概述荥经县五家田煤业有限公

2、司是生产矿井，核定生产能力9万吨/年，系高瓦斯矿井。1122采煤工作面系开采五连炭煤层（复合煤层），煤层平均厚0.76m,平均倾角3°,煤层的普氏系数f=3〜5;老顶由深灰色中厚层状砂岩和薄层状粉砂岩组成，其厚度2m以上；直接顶由中厚层状砂岩、粉砂岩组成，厚约3m;伪顶由泥质粉砂岩组成，厚300至400mm,岩石普氏系数f=4〜6,采动后极易垮落；伪底由薄层状泥质粉砂岩组成，厚约0.3m;直接底由中厚层状砂岩组成，厚约1至1.8m,岩石普氏系数f=5〜7。该采煤工作面采用单体液压支柱支护，支护密度为20-25根/10m2。（二）支撑效能低的原因之一-

3、-支柱初撑力偏低1、初撑力的计算及测定初撑力是指升柱结束的瞬间，支柱靠泵压对顶板产生的主动撑力，可用公式计算F初=KP/4πD2式中P-泵站的工作压力，MPa;D-支柱活柱内径；一般为Φ100mm;K-泵站有效利用系数。经实测，1122采煤工作面支柱初撑力一般为50-60kN，远远低于《采煤工作面工程质量标准及检査评分办法》中的规定值。2、支柱初撑力偏低的原因分析（1）管路系统压力损失偏大根据现场实际测定，在泵压lOMPa的情况下，采用注液枪注液口压力一般为4-6MPa（测定吋注液枪全部停止使用），即管路压力损失为40%-60%。（2）工人操作

4、质量低工人在架设支柱吋，经常是支柱顶盖刚一接触顶梁（或顶帽）就停止注液，导致支柱不能获得足够的初撑力。（3）采面注液枪同吋使用较多实际测定发现，采面使用1把注液枪吋，注液枪口压力最高；由于上述原因导致采煤工作面支柱初撑力偏低，支柱不能有效发挥支撑效能，导致1122采煤工作面顶板移近量增大，上覆盖层离层或冒（漏）顶。（三）支撑效能低的原因之二--支护密度偏大1、采煤工作面支柱压力的来源采煤工作面支柱压力的来源一是直接顶的载荷；二是老顶通过直接顶作用于支柱的载荷，一般按4-8倍采高岩重估算。工作面支柱的支撑力与顶板压力是一对作用力与反作用力，顶板压力越大就需要相

5、应大的支护密度，反之亦然。即对于一个具体的工作面支护密度有其合理值，密度过大就会制约支柱效能的发挥。2、1122采煤工作面的实际支护密度0前，1122采煤工作面使用的单体液压支柱为Φ100mm的外注式支柱，其额定工作阻力为300kN。经实测采面支柱实际最大工作阻力大多介于100-150kN之间，即支柱的支撑效能0前只发挥出1/3-1/2。S前1122采煤工作面单体液压支柱实际支护密度为20-25根/10m2,导致支柱支撑效能不能充分发挥。（四）支撑效能低的原因之三--围岩（顶、底板）抵抗力低因1122采煤工作面直接顶由中厚层状砂岩、粉砂岩组成，厚约3

6、m;直接底由中厚层状砂岩组成，厚约1至1.8m,岩石普氏系数f=5〜7,直接顶、底硬度不足，致使围岩（顶、底板）抵抗力低，导致支柱支撑效能降低。三、提高单体液压支柱支撑效能的措施（一）减小管路压力损失1、因管路压力损失与管长、流速成正比，与管径成反比。0前1122采煤工作面使用XRB2-200的泵站，管径与流速随之而定。因此，为减小管路压力损失，应尽量管路长度。0前，泵站距采面上口长度在100m左右，有时达到200m以上，严重降低了乳化液泵站压力。因此，采用移动泵站，使泵站与采面之间距离不超过50m。2、现场注液枪支管与供液管之间均为90?“T”形三通联接，

7、其局部阻力系数偏大，为减小局部损失，采用图1所示的两种方式连接支管和供液管。3、现场的工作面高压油管有时沿底板乱放，将高压油管沿巷道上帮悬挂平直。（二）加强现场管理和工人技术培训首先在安排采煤工作面工作吋，应尽量使各工序衔接合理，避免多枪同吋作业。苏次，班前会吋向工人讲解奋关注液的理论知识和操作中的注意事项，使工人们从理论上理解支柱获得足够初撑力的必要性和操作方法。并加强作业现场的监督检査，使之形成一种制度。（三）合理确定支护密度1、冋采工作面支护密度设计就是合理确定支柱的排距和柱距。2、采煤工作面排距的确定采煤工作面柱、排距的确定，要综合考虑采煤工作面循环

8、进度、顶梁长度等因素。S前，采用单体液压支柱工的作面