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山鑫煤矿薄基岩厚煤层分层综放工作面 支架适用性分析
2019-05-17
为分析山鑫煤矿浅埋深综放开采条件下的顶板来压规律,指导矿山安全开采,对该矿 18041综放工作面采用 KJ21型矿山压力监测系统进行了观测。结合观测结果从支架初末阻力、支 架增阻特征、支架工作阻力频率分布、平衡千斤顶受力等方面对综放支架的适用性进行了分析,认 为支架适用性较好,选型合理
Serial No. 600 April. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 600期 2019 年 4 月第 4 期 山鑫煤矿薄基岩厚煤层分层综放工作面 支架适用性分析 1 李江龙 ꢀ 任耀飞 2 ( 1. 潞安集团余吾煤业有限责任公司;2. 山西潞安矿业(集团)有限责任公司新疆公司) ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 为分析山鑫煤矿浅埋深综放开采条件下的顶板来压规律,指导矿山安全开采,对该矿 8041 综放工作面采用 KJ21 型矿山压力监测系统进行了观测。 结合观测结果从支架初末阻力、支 1 架增阻特征、支架工作阻力频率分布、平衡千斤顶受力等方面对综放支架的适用性进行了分析,认 为支架适用性较好,选型合理。 关键词ꢀ 薄基岩ꢀ 特厚煤层ꢀ 综放开采ꢀ 支架适用性 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 04. 048 1 ꢀ 工程概况 2ꢀ 支架初末阻力分析 山鑫煤矿 18041 工作面循环开采的平均进度为 2. 1ꢀ 初撑力 根据以往浅埋深工作面的生产经验,由于基岩 层较薄,上覆岩层往往无法形成稳定的砌体梁结构, 造成上覆基岩层和表土层的载荷直接作用于支架 上,工作面矿压显现强烈,且当支架的工作阻力不足 以承担来压期间的顶板载荷时,顶板多沿工作面煤 0 . 8 m,采煤和放煤为一个循环,每天 2 个生产作业 [ 1] 班,每个班完成 2 个循环 。 工作面选择的支架型 号为 ZFY13000 / 24 / 42 及 ZFG5400 / 18 / 33,适应采高 [ 1] 。 为 2. 0 ~ 3. 8 m、1. 8 ~ 3. 3 m,并跟顶回采 为分析山鑫煤矿浅埋深综放开采条件下的顶板 来压规律,指导矿山安全开采,选择在 18041 综放工 作面采用 KJ21 型矿山压力监测系统进行观测。 该 系统主要由地面设备和井下设备构成,地面设备包 括地面传输接口和计算机,用于对采集的监测数据 进行实时分析、处理和显示,给出监测支架工作阻力 等数据;井下设备主要用于实时获取矿压以及矿压 监测设备的供电数据。 [ 3-5] 。 尤其是山鑫煤矿浅埋深 壁切落,酿成压架事故 条件下,顶板发生冒顶的可能性大,因此应更加注重 顶板管理,使得支架的支护作用得以充分发挥。 本 研究通过数理统计方法选取开始回采后的工作面支 架 初 撑 力 来 分 析 工 作 面 支 架 初 撑 力 的 合 理 性。 1 8041 工作面各支架平均初撑力统计结果如表 1 所 示。 支架额定初撑力为 8 730 kN,工作面支架的实 际平 均 初 撑 力 约 为 6 990 kN, 占 额 定 初 撑 力 的 山鑫煤矿 18041 综放工作面矿压监测在工作面 长度方向大致每 7 组支架布置 1 个测点,共布设了 8 0. 1% ,满足规定的 80% 要求。 表 1ꢀ 18041 工作面各支架平均初撑力 kN # # # # # # # # 60 8 个测点,测点布置的架号如图 1 所示,每个测点记 架号 8 15 22 30 37 44 53 录仪的 2 个传感器分别监测 2 个立柱的工作阻力, 平均初撑力 6 998 7 084 7 121 7 085 6 959 6 986 6 763 6 921 [ 2] 。 实时监测工作面的支架压力 2. 2ꢀ 初撑力频率分布 18041 工作面各支架平均初撑力的频率分布如 表 2 所示,工作面各支架初撑力频率分布直方图如 图 2 所示。 可见, 支架初撑力主要分布于 6 000 ~ 8 000 kN 区间内,频率分布合理,说明多数情况 下工作面支架初撑力均能达到规定要求,可实现对 顶板的有效支护。 图 1ꢀ 山鑫煤矿 18041 综放工作面矿压监测点布置示意 ꢀ 李江龙(1983—),男,工程师,046100 山西省长治市。 2 . 3ꢀ 支架末阻力及增阻特征 8041工作面周期来压期间循环末阻力与支架 ꢀ 1 1 64 ꢀ ꢀ 李江龙ꢀ 任耀飞:山鑫煤矿薄基岩厚煤层分层综放工作面支架适用性分析ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 4 月第 4 期 表 2ꢀ 18041 工作面支架初撑力在不同区间的分布 % 增阻率。 18041 工作面周期来压期间各支架循环增 阻情况如表 4 所示。 由表 4 可知:支架循环增阻量 为 1 743 ~ 4 633 kN,平均为 3 336 kN,循环增阻率为 5 000 ~ 6 000 ~ 7 000 ~ 8 000 ~ 架号 <5 000 kN 6 000 kN 7 000 kN 8 000 kN 9 000 kN # 8 4. 95 3. 60 0. 87 3. 33 4. 63 3. 67 8. 65 6. 40 2. 97 6. 31 8. 70 5. 83 34. 65 26. 13 32. 17 31. 67 31. 48 28. 44 29. 81 17. 60 52. 48 51. 35 50. 43 51. 67 39. 81 51. 38 43. 27 64. 00 4. 95 12. 61 7. 83 7. 50 9. 26 5. 50 5. 77 8. 00 2 2. 5% ~ 66. 6% ,平均为 47. 7% ,支架增阻显著,但 # 1 2 3 3 4 5 6 5 2 0 7 4 3 0 支架工作阻力构成仍以初撑力为主,支架增阻量 (率)处于合理范围内。 # # # # # # 14. 81 10. 09 12. 50 4. 00 表 4ꢀ 18041 工作面周期来压期间各支架的循环增阻情况 循环增阻量 / kN 1 743 循环增阻率/ % 24. 9 架号 # 8 # 2 891 40. 8 15 22 30 37 44 53 60 # # # # # # 4 236 59. 5 4 275 60. 3 4 633 66. 6 4 047 57. 9 3 308 48. 9 1 558 22. 5 3 ꢀ 支架工作阻力频率分布 合理的支架工作阻力频率应近似服从正态分 图 2ꢀ 18041 工作面支架平均初撑力频率分布直方图 布,并且峰值在 50% ~ 80% 阻力区间范围内属于合 理的频率分布。 18041 工作面各支架工作阻力的频 率分布如表 5 所示,工作面支架整体工作阻力频率 分布如图 3 所示。 额定工作阻力的大小关系,是判断支架支护效率乃 [ 6-8] 。 工作面正常 至支架选型合理与否的重要指标 回采周期来压期间,工作面各支架平均末阻力统计 结果如表 3 所示,可见支架平均末阻力为 10 326 kN,占支架额定工作阻力 79. 4% 。 表 3ꢀ 18041 工作面周期来压期间支架平均末阻力 kN # # # # # # # # 60 架号 8 15 22 30 37 44 53 平均末阻力 8 740 9 974 11 35711 36011 59211 03310 070 8 478 ꢀ ꢀ 支架在循环内的增阻情况一方面反映了支架初 撑力与顶板压力是否匹配,另一方面也表征着工作 面矿压显现的剧烈程度,当支架初撑力偏低以及顶 板活动剧烈时均会出现较大的循环增阻量和较高的 图 3ꢀ 180401 工作面整体支架工作阻力频率分布直方图 表 5ꢀ 180401 工作面支架工作阻力在不同区间的分布 % 3 000 ~ 4 000 ~ 5 000 ~ 6 000 ~ 7 000 ~ 8 000 ~ 9 000 ~ 10 000 ~ 架号 <3 000 kN 4 000 kN 5 000 kN 6 000 kN 7 000 kN 8 000 kN 9 000 kN 10 000 kN 13 000 kN # 8 3. 50 3. 71 3. 65 3. 13 3. 37 4. 16 4. 72 4. 69 4. 09 3. 89 3. 63 3. 53 3. 94 4. 67 5. 14 5. 94 5. 66 6. 08 4. 90 5. 06 5. 42 6. 51 6. 46 5. 71 8. 60 7. 42 7. 15 5. 97 7. 17 8. 45 9. 44 9. 92 27. 37 18. 79 16. 10 14. 39 16. 63 18. 99 19. 62 23. 67 43. 16 33. 05 32. 08 25. 93 31. 24 29. 84 30. 68 41. 60 7. 26 17. 33 15. 64 20. 20 17. 38 15. 42 16. 16 8. 20 0. 36 5. 63 7. 47 12. 44 7. 87 6. 93 5. 17 0. 27 0 # # # # # # # 1 2 3 3 4 5 6 5 4. 11 9. 35 9. 35 6. 98 5. 03 2. 60 0 2 0 7 4 3 0 ꢀ ꢀ 由表 5、图 3 可知:各支架工作阻力主要分布于 000 ~ 9 000 kN 区间内,工作阻力频率分布整体呈 支架工作阻力频率分布合理,说明支架具有较好的 适用性,选型合理。 6 正态分布,频率分布峰值位于 7 000 ~ 8 000 kN 区间 内,峰值大小为额定工作阻力的 53. 8% ~ 61. 5% , 4ꢀ 结ꢀ 论 (1)山鑫煤矿180401综放工作(下转第170页) 1 65
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