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1、大同煤田特厚煤層開采工作面液壓支架選型設(shè)計(jì) 摘要：對(duì)國(guó)內(nèi)外厚煤層開采綜合機(jī)械化工作面液壓支架使用的情況及同煤集團(tuán)公司已經(jīng)投產(chǎn)的塔山煤礦和即將投產(chǎn)的同忻煤礦兩座千萬(wàn)噸級(jí)礦井液壓支架選型、使用過(guò)程進(jìn)行了認(rèn)真調(diào)查研究，總結(jié)其成功的經(jīng)驗(yàn)和可借鑒的教訓(xùn)，提出大同煤田厚煤層開采綜合工作面液壓支架選型的意見(jiàn)?！ ￡P(guān)鍵詞：特厚煤層；開采；選型；設(shè)計(jì) 大同煤礦集團(tuán)經(jīng)過(guò)2000年7月改制為國(guó)有獨(dú)資公司，2003年12月重組為包含晉北主要煤炭生產(chǎn)和銷售企業(yè)的大型煤炭集團(tuán)及2005年底實(shí)行債轉(zhuǎn)股的三次改制重組，已初步構(gòu)建成跨地區(qū)、跨行業(yè)、跨所有制的億噸級(jí)煤炭
2、集團(tuán)，目前產(chǎn)銷規(guī)模國(guó)內(nèi)排名第二、國(guó)際排名第六?！ 榱藢?shí)現(xiàn)“做強(qiáng)同煤、造福員工”的奮斗目標(biāo)和“心齊人和、重建擴(kuò)源、創(chuàng)新提升、共同富?！钡陌l(fā)展方略，改善現(xiàn)有礦井開采難度大、面臨大接替的現(xiàn)狀，同煤集團(tuán)在“十一五”期間將新建6個(gè)千萬(wàn)噸級(jí)礦井，正在籌建的馬道頭礦井就是其中一座年產(chǎn)千萬(wàn)噸級(jí)的礦井?！ 】v觀這幾座礦井有一個(gè)顯著的共同特點(diǎn)，就是可采儲(chǔ)量大，煤層厚度大可達(dá)10m-20m，所以作為綜合機(jī)械化、高產(chǎn)高效工作面的主要設(shè)備之一的液壓支架的選型，便成為礦井能否安全、高效生產(chǎn)的一個(gè)重要課題?！ ? 液壓支架架型選擇 厚煤層開采的液壓支架，大體可
3、分為以下3類：①一次采全高液壓支架，俗稱大采高液壓支架；②頂煤冒落法液壓支架。俗稱放頂煤液壓支架；③分層開采的液壓支架，俗稱鋪網(wǎng)液壓支架?！ 「鶕?jù)大同煤田新建的幾座礦井的實(shí)際情況煤層厚度在10m～20m之間，若采用一次采全高技術(shù)，對(duì)采煤機(jī)、液壓支架研制難度大，且運(yùn)輸、安裝及支架管理方面也存在很大困難；若采用分層開采技術(shù)，下分層開采金屬網(wǎng)假頂?shù)墓芾韺⒊蔀橛绊懓踩a(chǎn)的一道難題，一旦發(fā)生撕網(wǎng)現(xiàn)象，勢(shì)必造成事故。而采用頂煤冒落法開采已成為近年來(lái)厚煤層開采的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，在國(guó)際國(guó)內(nèi)得到了迅速發(fā)展和廣泛普及?！ ⊥瑫r(shí)，放頂煤液壓支架的設(shè)計(jì)先后經(jīng)歷了高位
4、、中位、低位的3個(gè)發(fā)展階段，其中，采用頂梁開“天窗”的高位放頂煤液壓支架對(duì)復(fù)雜煤層的適應(yīng)性差，并且在結(jié)構(gòu)上存在：①放煤口位置距離煤壁較近，對(duì)煤層冒放性要求較高，一方面要求粱端距頂煤完整，不冒頂、不片幫，另一方面要求頂粱后端放煤口處頂煤破碎、能順利放出；②放煤時(shí)，正常人行通道基本上被切斷，減少了工作面安全出口等不可克服的缺陷，已很少使用。采用掩護(hù)粱開“天窗”的中位放頂煤液壓支架，雖然克服了高位放頂煤支架的一些缺點(diǎn)，但是由于受放頂煤口尺寸的限制，架與架之間有三角煤放不下來(lái)，形成“脊背損失”，且放煤口易被大塊煤堵塞，致使放煤效率低；同時(shí)掩護(hù)梁不能擺
5、動(dòng)，二次破煤能力差，極易發(fā)生運(yùn)輸機(jī)卡死現(xiàn)象?！ 〔捎梦擦徊灏迨浇Y(jié)構(gòu)的低位放頂煤液壓支架具有以下特點(diǎn)：①3尾梁可擺動(dòng)，且擺動(dòng)角度大，造成放煤空間大，有利于頂煤的冒落，放煤效率高；②煤壁到放煤處距離長(zhǎng)，且經(jīng)過(guò)頂板來(lái)壓和頂梁的反復(fù)支撐，使頂煤破碎較充分、極易放煤；③適應(yīng)性強(qiáng)。在急傾斜煤層和緩傾斜中硬煤層，軟煤層都取得了成功。故筆者認(rèn)為，大同煤田新建礦的液壓支架架型以低位放頂煤液支架為宜?！ ? 液壓支架主要參數(shù)的確定 2.1 采、放比的確定 考慮到大同煤田屬于堅(jiān)硬頂板、堅(jiān)硬煤層的“兩硬”地質(zhì)條件，煤壁較穩(wěn)定，頂板易管理，且為了使前后部運(yùn)
6、輸機(jī)運(yùn)量盡可能協(xié)調(diào)平衡，頂煤放煤效率盡可能高，以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效生產(chǎn)，而割煤速度通常大于放頂煤速度，故采放比應(yīng)以1：1.5～1：2為宜，所以支架的機(jī)采高度一般選取4.5m～5m?！ ?.2 工作阻力及初撐力的確定 由于大同煤田屬于堅(jiān)硬頂板，頂板不易冒落，直接頂或老頂懸頂時(shí)間長(zhǎng)，切頂線在頂梁后方或煤壁里，如果工作阻力較低?？赡茉斐芍Ъ芟蛎罕谝苿?dòng)，使整個(gè)工作面垮落，所以應(yīng)選用較大工作阻力和較大支護(hù)強(qiáng)度。塔山煤礦10000kN、13000kN兩套液壓支架短時(shí)間損壞，改用15000kN支架便是有力的例證。 同時(shí)，考慮到大同煤田頂煤比較硬，為了有利于頂
7、煤破碎、提高放煤效率，初撐力應(yīng)約等于工作阻力的80％～85％為宜?！ ?.3 支架中心距和支架寬度的確定 厚煤層開采液壓支架最大高度一般大于3.5m，穩(wěn)定性較差，所以為了防止支架傾斜應(yīng)選用寬系列中心距，即L=1.75。和較大寬度，頂梁寬度應(yīng)大于1.65m，活動(dòng)側(cè)護(hù)板伸出時(shí)，支架寬度應(yīng)達(dá)到1.85m～1.88m為宜?！ ?.4 梁端距確定 大采高高產(chǎn)高效工作面一般選用采煤機(jī)較大、截割滾筒直徑大于2m，為了防止由于工作面底板不平和采煤機(jī)垂直分力使搖臂和滾筒向支架傾斜，造成割頂梁現(xiàn)象，故梁端距應(yīng)選用較大值350mm～480nm?！ ? 液壓支架
8、主要結(jié)構(gòu)件型式的確定 3.1 頂粱型式的確定 放頂煤工作面，頂梁支護(hù)表面為頂煤，其穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于巖層頂板，所以為了確保支護(hù)性能，應(yīng)選用切頂性能好的整體頂梁，
