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1、第17卷第2期山 東 礦 業(yè) 學 院 學 報Vol.17№21998年6月JOURNALOFSHANDONGMININGINSTITUTEJun.1998放頂煤工作面懸移支架的受力特征樊克恭 馬其華 郭忠平張慶友(山東礦業(yè)學院采礦工程系)(泰安市煤炭局)摘 要 根據懸移支架放頂煤工作面支架阻力的實際觀測數據,論述了放頂煤工作面懸移支架的主要受力特征,并對支架的適應性進行了分析。關鍵詞 放頂煤開采;懸移支架;礦山壓力分類號 355.41懸移支架放頂煤開采經過多年來的不斷實踐和研究,不僅解決了不穩(wěn)定厚煤層分層開采時,合理分層困難、煤炭回收率低的問題,而且在提高工作面
2、單產,降低巷道掘進率、降低噸煤成本、提高回采工效等方面取得了可喜的成績。本文根據柴里煤礦懸移支架放頂煤工作面支架工作阻力實際觀測資料,闡述了懸移支架受力特征及與頂煤的關系。1 工作面概況347(3下)工作面所采煤層為二迭系3下煤,煤層賦存穩(wěn)定,厚度變化較大,煤厚2.13～34.70m,平均3.63m,含泥巖夾矸,厚0～0.5m。煤的容重為1.35t/m,煤層傾角5～10°,平均8°。煤層硬度系數f=1.5～2.5。工作面直接頂為中矸泥巖、3上煤和人工金屬網假頂的復合頂板,中矸厚0.2～7.9m,平均2.77m,較堅硬,裂隙較發(fā)育。老頂為中砂巖,平均厚0.96m,
3、堅硬,經過3上煤兩個分層的開采(3上煤殘余煤厚0～1.4m,平均厚0.96m)老頂已破碎。直接底為黑色泥巖,厚1.88m,性軟,遇水易泥化,裂隙不發(fā)育。老底為砂質泥巖,厚19.50m,較堅硬,裂隙不發(fā)育。采用傾斜長壁懸移支架機采放頂煤回采工藝,仰斜開采,工作面走向長48～112m,傾斜長345m。該面使用GFZ-A型懸移支架(圖1),整架配套支柱(采用雙回縮彈簧結構,具有40kg的負重回縮能力)8根,支架支撐高度1670～2470mm,頂梁總長3250mm,挑梁長度630mm,支架中心距1100mm,主、副梁總寬680mm,尾梁長度2200mm(采用11號礦用工
4、字鋼鉸接),移架步距930mm,機道寬度1385mm,額定工作阻力2340kN。3收稿日期:1998-09-15樊克恭:男,1964年生,副教授.現(xiàn)從事采礦工程的教學與科研工作 山 東 礦 業(yè) 學 院 學 報 第15017卷2 支架受力特征2.1 支架工作阻力表1是柴里煤礦347(3下)放頂煤工作面支架工作阻力實際觀測結果,園圖自記儀分別安設在支架主梁的1、2、3、4號支柱上(從煤壁開始編號),支架主梁平均初撐力為283.圖1 支架結構簡圖6kN,占其額定值的78.8%,最大工作阻力和時間加權工作阻力平均值分別為851.5k
5、N和631.8kN,分別占支架額定支護阻力的72.8%和54.0%。這說明在整個開采過程中支架具有足夠的支撐能力。通過對比相同地質條件下放頂煤工作面與上分層工作面支架實測阻力值,可以發(fā)現(xiàn)放頂[1]煤工作面支架受到的外力載荷一般不大于上分層開采時支架所受到的頂板壓力(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) 支架阻力占額定值的百分比(%)初撐力時間加權阻力最大工作阻力初撐力時間加權阻力最大工作阻力283.6631.8851.578.854.072.8表2 上分層開采與放頂煤開采支架阻力對比興隆莊礦邢臺礦項目上分層
6、放頂煤上分層 放頂煤架型ZFS520ZFD200工作面編號5301～5304530672057803-1)3300319020501500平均工作阻力(kN·架-2)551535377267平均支護強度(kN·m工作阻力相對值(%)96.773.2支護強度相對值(%)96.770.8注:(1)興隆莊礦上分層開采中支架工作阻力為4個上分層工作面的平均值;(2)相對值為放頂煤開采與分層開采的比值。由此可見,過去以采高倍數的巖柱重量估算支架額定工作阻力對于放頂煤工作面是不適用的。2.2 支架阻力分布表3是支架主梁前后柱阻力分布值,從中可以看出,支架前柱工作阻力明
7、顯高于后柱,前后柱阻力的比值均在1.22以上。這一礦壓顯現(xiàn)特征是放頂煤開采普遍存在的。造成這一現(xiàn)象的主要原因是放頂煤工作面內支架與頂煤相互作用關系與分層開采時支架與圍巖關系相比發(fā)生了較大的變化。表4是支架主副梁上工作阻力的分布值,園圖自記儀分別安放在主、副梁的1、3號柱上。從表4中可以看出,支架存在一定程度的偏載現(xiàn)象。偏載現(xiàn)象主要是主梁3號柱初撐力偏低(48.7kN)造成的。對照表4與表3可以看出,支架1、2、3號柱工作阻力值較大,起主要支撐作用;未排柱工作阻力值較小,主要起穩(wěn)定作用(支柱向后有一定的傾斜角)。第2期 樊克恭等:放頂煤工作面懸移支架
8、的受力特征
