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1、第17卷第2期山 东 矿 业 学 院 学 报Vol.17№21998年6月JOURNALOFSHANDONGMININGINSTITUTEJun.1998放顶煤工作面悬移支架的受力特征樊克恭 马其华 郭忠平张庆友(山东矿业学院采矿工程系)(泰安市煤炭局)摘 要 根据悬移支架放顶煤工作面支架阻力的实际观测数据,论述了放顶煤工作面悬移支架的主要受力特征,并对支架的适应性进行了分析。关键词 放顶煤开采;悬移支架;矿山压力分类号 355.41悬移支架放顶煤开采经过多年来的不断实践和研究,不仅解决了不稳定厚煤层分层开采时,合理分层困难、煤炭回收率低的问题,而且在提高工作面
2、单产,降低巷道掘进率、降低吨煤成本、提高回采工效等方面取得了可喜的成绩。本文根据柴里煤矿悬移支架放顶煤工作面支架工作阻力实际观测资料,阐述了悬移支架受力特征及与顶煤的关系。1 工作面概况347(3下)工作面所采煤层为二迭系3下煤,煤层赋存稳定,厚度变化较大,煤厚2.13～34.70m,平均3.63m,含泥岩夹矸,厚0～0.5m。煤的容重为1.35t/m,煤层倾角5～10°,平均8°。煤层硬度系数f=1.5～2.5。工作面直接顶为中矸泥岩、3上煤和人工金属网假顶的复合顶板,中矸厚0.2～7.9m,平均2.77m,较坚硬,裂隙较发育。老顶为中砂岩,平均厚0.96m,
3、坚硬,经过3上煤两个分层的开采(3上煤残余煤厚0～1.4m,平均厚0.96m)老顶已破碎。直接底为黑色泥岩,厚1.88m,性软,遇水易泥化,裂隙不发育。老底为砂质泥岩,厚19.50m,较坚硬,裂隙不发育。采用倾斜长壁悬移支架机采放顶煤回采工艺,仰斜开采,工作面走向长48～112m,倾斜长345m。该面使用GFZ-A型悬移支架(图1),整架配套支柱(采用双回缩弹簧结构,具有40kg的负重回缩能力)8根,支架支撑高度1670～2470mm,顶梁总长3250mm,挑梁长度630mm,支架中心距1100mm,主、副梁总宽680mm,尾梁长度2200mm(采用11号矿用工
4、字钢铰接),移架步距930mm,机道宽度1385mm,额定工作阻力2340kN。3收稿日期:1998-09-15樊克恭:男,1964年生,副教授.现从事采矿工程的教学与科研工作 山 东 矿 业 学 院 学 报 第15017卷2 支架受力特征2.1 支架工作阻力表1是柴里煤矿347(3下)放顶煤工作面支架工作阻力实际观测结果,园图自记仪分别安设在支架主梁的1、2、3、4号支柱上(从煤壁开始编号),支架主梁平均初撑力为283.图1 支架结构简图6kN,占其额定值的78.8%,最大工作阻力和时间加权工作阻力平均值分别为851.5k
5、N和631.8kN,分别占支架额定支护阻力的72.8%和54.0%。这说明在整个开采过程中支架具有足够的支撑能力。通过对比相同地质条件下放顶煤工作面与上分层工作面支架实测阻力值,可以发现放顶[1]煤工作面支架受到的外力载荷一般不大于上分层开采时支架所受到的顶板压力(表2)表1 支架工作阻力(主梁)及其利用率 支架平均工作阻力(kN) 支架阻力占额定值的百分比(%)初撑力时间加权阻力最大工作阻力初撑力时间加权阻力最大工作阻力283.6631.8851.578.854.072.8表2 上分层开采与放顶煤开采支架阻力对比兴隆庄矿邢台矿项目上分层
6、放顶煤上分层 放顶煤架型ZFS520ZFD200工作面编号5301～5304530672057803-1)3300319020501500平均工作阻力(kN·架-2)551535377267平均支护强度(kN·m工作阻力相对值(%)96.773.2支护强度相对值(%)96.770.8注:(1)兴隆庄矿上分层开采中支架工作阻力为4个上分层工作面的平均值;(2)相对值为放顶煤开采与分层开采的比值。由此可见,过去以采高倍数的岩柱重量估算支架额定工作阻力对于放顶煤工作面是不适用的。2.2 支架阻力分布表3是支架主梁前后柱阻力分布值,从中可以看出,支架前柱工作阻力明
7、显高于后柱,前后柱阻力的比值均在1.22以上。这一矿压显现特征是放顶煤开采普遍存在的。造成这一现象的主要原因是放顶煤工作面内支架与顶煤相互作用关系与分层开采时支架与围岩关系相比发生了较大的变化。表4是支架主副梁上工作阻力的分布值,园图自记仪分别安放在主、副梁的1、3号柱上。从表4中可以看出,支架存在一定程度的偏载现象。偏载现象主要是主梁3号柱初撑力偏低(48.7kN)造成的。对照表4与表3可以看出,支架1、2、3号柱工作阻力值较大,起主要支撑作用;未排柱工作阻力值较小,主要起稳定作用(支柱向后有一定的倾斜角)。第2期 樊克恭等:放顶煤工作面悬移支架
8、的受力特征
