浅析大采高综采工作面仰斜开采液压支架适应性

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1、总第193期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2015．09．031大采高综采工作面仰斜开采液压支架适应性分析王安忠(山煤集团晋东南分公司，山西长治046000)摘要：针对霍尔辛赫煤业3210综采工作面大采高大角度仰斜开采难题，采用理论分析、参数对比计算、数值模拟等方法，分别对仰斜开采中液压支架受力情况、适应性、初撑力与围岩稳定性的关系等进行了研究，工程实践中采取针对性措施，保证了工作面的安全高效开采。对大采高仰斜开采综采液压支架应用具有一定的参考借鉴价值。关键词：大采高；仰斜开采；液压支架；适应性中图分类号：

2、TD355．4文献标识码：B文章编号：1005．2798(2015)09．0083．02综采工作面，前两个工作面均未遇到仰斜开采问题，1工程背景且该矿现有大采高液压支架仅此一套，液压支架能山煤集团霍尔辛赫煤业3210大采高综采工作否满足大角度仰采要求是实现工作面安全高效开采面位于矿井+415水平二盘区．工作面切眼长度的关键，文章在借鉴前人研究成果基础上[卜，结合223．5m，巷道长度620m，可采储量96．7万t。工工作面工程实践对现有综采液压支架进行分析研作面开采3号煤层，煤层厚度5．2～6m，平均厚度究。5．6m，煤层结构简单，普

3、氏系数厂平均为1．0，节理2液压支架参数裂隙发育，属软弱煤层。工作面位于一背斜构造中，回采前期将面临仰斜开采难题，运输巷侧仰角超过3210大采高综采工作面液压支架具体参数见12。的距离为106m。其中．距切眼56m范围内最大表1。仰采角度16。。3210工作面是该矿第三个大采高表1液压支架参数3支架受力理论分析1)正常回采状态。液压支架工作过程中，主要承受顶板下沉产生的纵向压力F及顶板分离运动产生横向力Q(如图1所示)，带有四连杆机构的支架纵向压力主要由立柱来承担．而横向力由四连杆机构承担。图1正常回采支架受力状态收稿日期：2015-

4、06-12作者简介：王安忠(1963一)，男，山西长治人，硕士，工程师，从事煤炭企业管理和煤矿技术管理方面的工作。83王安忠：大采高综采工作面仰斜开采液压支架适应性分析第24卷第9期2)仰采状态。当仰采时，支架呈现如图2所465×sinl8。=144kN(W为支架自重，46．5t)，考虑顶示的受力状态，与无仰角状态相比．顶板下沉引起的底板的摩擦系数厂为0．3，带压移架期间，顶板的载荷竖直力分解为垂直支架顶梁的垂直力及平行于P按0．1倍支架额定工作阻力考虑，即1200kN，则顶梁的力。的存在必然引起底座合力作用点支架受到的顶底板向采空区

5、方向的摩擦力为：的后移，使底座前端比压降低，造成支架后翻；另外，fx(2P+W)c0s=0．3×(2X1200+465)x的存在将增大支架的横向力，使四连杆的受力情cos18。=817kN。况加剧．降低了支架控制顶板的能力。同时也会影响由此可知。支架受到下滑合力为：144+817=结构件的安全系数进而发生危险。961kN。ZY12000／28／60型液压支架拉移千斤顶拉架力989kN，比支架下滑合力961kN略大，满足大角度仰采开采要求。5液压支架初撑力的数值模拟研究为深入了解仰采大采高综采工作面液压支架初撑力对工作面顶板和煤壁的影响

6、。使用UDEC。数值图2仰采支架受力状态模拟软件模拟3489KN、6978kN、5234kN和8723kN四种初撑力对仰采工作面围岩的影响，模4液压支架适应性分析拟结果如图3所示。1)顶梁结构分析。zY12000／28／60型两柱掩护式液压支架顶粱伸缩梁千斤顶缸径／杆径为100／70mm，行程800ITim。一级护帮板长度1329mm，二级护帮板长度1265mm。大角度仰采时，支架采高控制在4．0m，此时支架顶梁端面距0．55m，采煤机截渤．865ITI。不考虑片帮影响，前滚筒割过、未移架时，顶梁前端空顶距为1．415m，此时伸缩梁即

7、使完全伸出，也不能完全封闭直接顶。因此采煤机前滚筒割过后及时应用一级护帮板用于临时支护．并根据片帮深度打出伸缩梁，两者合计长度达2．1ITI，能够封闭片帮深度低于0．7nl以下的空顶面积。根据该矿以往大采高综采工作面片帮深度观测，片帮深度一般不超过1．0131．因此采煤机前滚筒割过后，不用移架，可应用一级护帮板和伸缩梁即时支护顶板，减小顶板暴露时间，抑制架前冒落、煤壁片帮现象发生，可见该型支架顶梁结构基本满足大角度仰采开采要求。2)平衡千斤顶分析。ZY12000／28／60型液压支架2个正装伸缩千斤顶缸径／杆径为230／140mm，安

8、全阀开启值P=43．3MPa，推力／拉力为1798／1132kN，行程640mm。大角度仰采条件下，由于两伸缩千斤顶合力大，自适应能力强．因此该支架平衡千斤顶能够满足大角度仰采开采要求。3)推移千斤顶分析。ZY12000