大傾角軟煤層綜采放頂煤支架的

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1、大傾角軟煤層綜采放頂煤支架的選型設(shè)計與使用平煤集團十三礦副礦長孫金柱鄭州煤礦機械廠副廠長高有進　　摘要平煤集團十三礦首采工作面煤層傾角大、煤質(zhì)軟、斷層多,在這種條件下實現(xiàn)綜采放頂煤的高產(chǎn)高效尚無先例。介紹了鄭州煤礦機械廠為該礦設(shè)計的綜采放頂煤液壓支架的結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)參數(shù),以及平煤十三礦首采工作面的設(shè)備管理、采煤工藝及使用效果?！　￡P(guān)鍵詞大傾角軟煤層綜采放頂煤綜放支架選型設(shè)計　　綜采放頂煤在我國已獲得巨大成功,但是,在大傾角、軟煤層、多斷層、有仰采俯采的復(fù)雜地質(zhì)條件下，用綜采放頂煤技術(shù)實現(xiàn)高產(chǎn)高效尚未見報道。平煤集團十三礦在這種條件下進

2、行了大膽探索,取得了較好的效果?，F(xiàn)將有關(guān)情況介紹如下。1平煤集團十三礦的地質(zhì)條件　　十三礦是平煤集團新開發(fā)的礦區(qū),設(shè)計年產(chǎn)為180萬t。根據(jù)已探明的地質(zhì)資料,地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜,煤層傾角15°～38°,煤層賦存起伏變化大。煤層厚度4～8m,平均厚度6m左右,頂板為砂質(zhì)泥巖,底板為粉細(xì)砂巖。中間有0.05～0.2m3層夾矸。　　首采11020工作面,煤層厚度4.23～7.53m,平均厚度5.88m,傾角15°～28°,煤質(zhì)硬度f=0.8～1.5,頂板偽頂為砂質(zhì)泥巖,厚0～1m;直接頂為Ⅱ類,砂質(zhì)泥巖,厚1.3m,垮落步距12m;老頂為Ⅱ級

3、細(xì)中粒砂巖,厚8～12m,初次來壓步距35m;底板為粉砂巖與細(xì)砂互層,厚9～12m,抗壓強度3.4Mpa。該工作面內(nèi)有大小斷層15條,其中落差5m以上的有兩條。從首采面的地質(zhì)條件可以看出,煤層傾角大,煤質(zhì)軟,斷層多,且沿工作面走向起伏變化大。在這樣的條件下實現(xiàn)綜放工作面高產(chǎn)高效的難度是相當(dāng)大的。2支架的選型與支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1對支架的要求　　針對平煤集團十三礦煤層地質(zhì)條件及礦區(qū)發(fā)展規(guī)劃的要求,選擇合理、適用的支架架型就成為我們發(fā)展綜放技術(shù)能否成功的關(guān)鍵。通過對目前國內(nèi)外有關(guān)綜采放頂煤液壓支架的調(diào)研考察,對11020工作面放頂煤液壓支

4、架架型提出如下要求:　　(1)支架要有較高的穩(wěn)定性和抗扭性能,并配備可靠的防倒防滑系統(tǒng);　　(2)回收率要高,能實現(xiàn)采放平等作業(yè);　　(3)工作時產(chǎn)生的煤塵小;　　(4)有較好的仰采、俯采性能;　　(5)放煤口通暢,操作靈活可靠;　　(6)保證足夠的通風(fēng)斷面?！　「鶕?jù)以上要求選定了后四連桿型式的低位放頂煤液壓支架架型。2.2支架工作阻力的計算與確定　　由于11020工作面是平煤集團十三礦首采綜放工作面,在確定支架的工作阻力和支護強度時,采用了平煤集團與之相似的工作面的礦壓資料進行計算?！　?1)按支護重量計算　　根據(jù)首采工作面條件和架

5、型可知:開采煤層計算采高h(yuǎn)1=2.5m,頂煤高度h2=3.5m,控頂距長L=4.55m,折算巖層高度h3=9m,支架寬度b=1.5m,煤的容重γ=14kN/m3,巖石容重,γ1=25kN/m3。???將上述數(shù)據(jù)代入式P=K(Q1+Q2)......(1)式中:P——支架工作阻力,kN/架;???K——動載系數(shù),取K=2·cosα,(α為煤層傾角,取25°),???Q1——頂煤重量(Q1=h2·L·b·r),???Q2——折算巖層重量(Q2=h3·L·b·r1)。???經(jīng)計算:P=3149.7kN/架　　(2)按支護強度折算???支護強

6、度的計算依照實測統(tǒng)計法按式q=k·n·m·r進行計算。式中:q——支架的支護強度,kN/m2???k——安全系數(shù)，取k=1.2～1.5;???n——折算系數(shù)，n=9.768M-0.79;???M——煤層全厚，m;???γ1——巖石容重，取25kN/m2。???經(jīng)計算,則有：,q=1.5×9.768×6-0.79×6×25=533.6kN/m2=0.54MPa???按測算出的支護強度，支架的工作阻力應(yīng)為：P=qH(2)式中：q——支架測算出的支護強度,???H——支架正常的有效支護面積。???則有：P=533.6×3.95×1.5=

7、3161.8kN/架???通過以上計算，支架的工作阻力確定為3200kN/架。2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計　　在支架的架型、工作阻力確定之后，結(jié)合礦上使用要求對支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了如下設(shè)想：　　(1)支架總體運輸長度小于4.6m，支架重量小于11.5t，保證支架整體下井和運輸；　　(2)采用Y型前連桿、I型后連桿的四連桿機構(gòu)，保證支架有足夠的穩(wěn)定性和抗扭性；　　(3)支架后部有足夠的空間，保證過煤高度和后部輸送機正常工作及維修；　　(4)支架的頂梁、掩護梁具有較好的封閉性能,防止漏煤、漏矸及冒頂；　　(5)放煤機構(gòu)采用尾梁帶插板形式；　　(6)支架

8、有較大的拉架力、推溜力；　　(7)支架底座前后均設(shè)置防滑千斤頂聯(lián)接裝置，頂梁前部設(shè)置防倒千斤頂聯(lián)接裝置；　　(8)考慮到煤層的特點和厚度，支架的結(jié)構(gòu)高度取1.6～2.8m；　　(9)支架帶有先進可靠的噴霧系統(tǒng)。　　根據(jù)以