试论如何确定厚硬顶板综采工作面支架合理工作阻力

根据某矿1117(1)工作面的顶板岩性与矿压观测实际结果,应用两种综采工作面支架合理工作阻力的确定方法：矿山压力基础理论的。砌体梁结构力学。模型;实测统计法。确定了合理的支架工作阻力参数。

工程技术

试论如何确定厚硬顶板综采工作面支架合理工作阻力 胡世平 (华润天能(煤电徐州)有限公司大刘煤矿) 摘要：根据某矿 1 1 ( ) 1 7 1工作面的顶板岩性与矿压观测实际结果， 应用两种综采工作面支架合理工作阻力的确定方法：山压力基础理论的。矿砌体梁结构力学模型；实测统计法。确定了合理的支架工作阻力参数。 关键词：综采工作面厚硬顶板支架工作阻力矿山压力 0引言

日厂基本顶厚度； ￡-一基本顶周期来压步距；。 卜控顶宽度。

通过计算得 CD为 0 8/, .,。 5 .,基本顶厚度为 7为 7 6

定是首先必须解决的问题。支架阻力的确定是能否实现安全生产的型两柱式掩护式支架的设计工作阻力欠缺，应按 1 1 9 .K/ 1 1 12 N架设关键。笔者结合某矿 1 7 1工作面的具体地质条件来确定支架的计制造。 1 () 1 合理工作阻力。 32矿压实测数据确定支架合理工作阻力 . 1工作面概况按照观测支架循环末阻力均值加上 1的均方差，计算 1 7倍 1 1 11工作面的地质构造特征 1 1 ( )作面由一宽缓的背 () . 17 1工 1工作面合理工作阻力，更有决策参考价值。观测的支架循环末阻斜和向斜组成，轴部近似东西方向，其根据掘进资料，工作面小断力平均值为 P= 87 MP;方差为 a= .8 a则合理的支架 m 2 .6 a均 60 MP,层和层滑特别发育，整个工作面掘进过程中共揭露正断层 3 4条，额定支护载荷为：= m P P十o= 48 MP 3. 4 a逆断层 3条，些小断层不仅破坏煤层的连续性，这而且使工作面现在使用 Z 8 O/83 Y 8 01/8型支架的额定立柱压强为 3 MP, 4 a其出现煤层变薄区。工作面走向长 2 1 m, 6 3倾斜长 2 0 4 m。煤层倾角对应工作阻力为 8 0 K如果按照线性增加的原则考虑， 1 7 9 0 N,则 1 1 3 1o, o O平均 5,层赋存总体比较稳定，。煤煤厚 O3~34 () . .m, 1工作面的实际需要的额定工作阻力应为： 平均 24 m, .7受构造影响地段，煤层厚度变化较大。地面标高为 P:— . 3 3 8 4×8 0 8 0: 9 48 01 .MPa + 31 2 .m+ 40 m, 2 .3工作面标高为一 0 .m—一 8 .2 8 19

6 60 mo井下 3 4位于北一采区中部，为 F 7采区边界断层，到工业广场保护北 8南由此，对该矿 1 1 () 171工作面的条件，使用工作阻力 8 0 K 8 0 N的 —

侣 .基本顶周期来压步距￡为 3 m, 5 m,。 2控顶宽度 f 5 m,| .带入为 9由于厚硬顶板悬露面积大、然断裂垮落产生冲击气流，突发生上式得沿米支护阻力度为： Y L c/ y E。= 0 5 . R= H2 D+r 1 8 13+推垮型事故，架工作阻力急剧增大、支支柱压穿、柱腔压裂、支架变 3 9.=11 .KN> 8 0 N 3 8 1 2 91 8 0 K形等问题。为了保证工作面正常回采，液压支架合理工作阻力的确由此理论分析的计算结果分析，工作面采用的 Z 8 0/83 Y 8 o1/8

已知支护强度，则必需的支架额定阻力为： 式中：为液压支架中心距， 为液压支架支撑效率；一般 m;经对采面矿压观测数据进行整理和分析，得之其矿压显现规律选取范围为：支掩式掩护支架，.5—07。 O6 .5如下： 该矿 1 1 () 71工作面， 1液压支架中心距为 1 5 取 O7, . m, 7 .5 21顶板类型及运动规律直接顶初次垮落步距为 1m, 2液压支架的额定阻力为= u o￣7 3×59 2 X17 . 8属 b P&SI 1 K .0 .5÷类中等稳定顶板：老顶属于来压明显级，其初次和周期来压步距分 07=9 1 KN> 8 O N .5 8 5 8 O K 别为 3 m和 1 mo 2 5 由此计算结果评价，工作面采用的 Z 8 0门83 Y 8 0/8型两柱式掩 22顶板压力显现液压支架的平均初撑力位于 2 5 护式支架的设计工作阻力也欠缺， . 2 5—应按 9 1 K/ 8 5 N架设计制造。 29k/ 4 3 N架之间，达到设计初撑力 6 4 k/ 4 3 N架的 3%一 87, 5 3 .%平 4结论均达到额定初撑力的 3 .%,最大初撑力平均为额定初撑力的 63通过理论分析和现场实测数据的对比分析，可见理论分析值稍 8 .%: 29实测支架的最大工作阻力和循环平均阻力分别为 9 8 K/大 1 0 N现场实测统计分析比较可靠，对顾桥矿 1 (厚硬顶板综采工 17I 1 )架和 6 8 K/相当于额定工作阻力的 1 43 7 3 N架， O .%和 7 .%。

71 作面的工作阻力，合理的参数范围为 9 1 0 5—1 1 1 N架， 1 9 K/起码要求 3 1 1 (1 1 7 1工作面支架合理工作阻力的确定大于 9 1 K/ o N架才符合要求，可见本工作面采用的 Z 8 0/83 5 Y 8 01/8 31理论分析法确定支架合理工作阻力液压支架必需的支撑型两柱式掩护式支架不适合工作面工作阻力要求。但是要保证液压 .能力应根据直接顶和基本顶的力学特性和运动特点确定，由于本工支架有足够的初撑力，改善支架的受力状态，才能更好的发挥支架性 2矿压显现

煤柱。 1顶底板岩层特征伪顶为黑色较破碎泥岩，一般厚度为 . 2 O3直接顶为灰色粗粉砂岩， .m;一般厚度为 32老顶为灰色中砂 .m;岩，厚层状，细中粒结构，钙质胶结，层面含暗色矿物，具平行层理和交错层理，厚度为 1 .6直接底为灰色泥岩， 85 m;泥质胶结，含植物化石， 1夹—2层薄煤层 i厚度 1 .1 21 m。 13支架类型 1 1 ()工作面液压支架选用郑州煤机厂的 . 7 1 1 Z 8 0/83 Y 8 0 1/8型两柱式掩护式支架.支架支撑高度 1 . 8—38额 . m,定初撑力和额定工作阻力分别 6 4 K/ 4 3 N架和 8 0 K/,中心距 80 N架为 15 . m,控顶距为 50 m一59 2 7 .3 .0 m,共 1 0架为其中工作面 4 1 6架， 3端头 6架。

液压支架，设计的工作阻力欠缺，不适应工作面要求。 33支护强度的确定在< .缓倾斜煤层顶板分类方案>支架中，支护强度的计算公式为： 7_l 5+ 8 B一 02 N 6 .= 23 1 7. o1 . - 21 J p 9 4 式中：为额定支护强度， P; K ah为工作面煤层采高， i为 m厶老顶周压步距， 为控顶距离， J为直接项厚度与采高之比。 m; m:r 7、 在该矿 1 1 ()工作面，高为 24 m,来压步距为 3 17 1 h采 7 L 2 m,支架控顶距离为 59 2直接顶厚度与采高之比为 12; .0 m, .8将这些参数带入上式，到 1 71得 1 () 1工作面的额定支护强度为：x 7 . P= 2

3 45+ 8 B一 02N 6 . 7 . X2 7+ 3 7 . X+ . 7 .,1 . - 21 2 4 45× 2+ 8 ￣ 9 4= 3 9 59 2 .4× 12 -6 .= .4k

a .0 -1 2 0 .8 21 71 0 P 3

作面顶板为坚硬难垮落顶板，板运动有其自身特点：顶当工作面推能来控制顶板。 进到一定的距离后，顶板在控顶区上方突然断裂，向采空区回转，并 参考文献： 然后与已垮落在采空区的岩块挤压，形成半拱式平衡。在此条件下， 【赵宏珠. 1】液压支架工作阻力[, MI徐州：中国矿业大学出版社，9 8 18 . 必须的沿米支护阻力由下式决定： : yB+ R= LC/ y 【钱呜高， 2】石平五.山压力与控制【,矿 M】中国矿业大学出版社，0 3 20. 式中 C .传力系数； .—- 【液压支架与围岩力学相互作用及支架选型研究I,炭科学技术， 3】 J煤 l 19 9 9.。—直接顶岩重；— 15 8

第1页