ZY8000/20.5/40型液壓支架對沙坪礦8號煤層適應性分析

毛明亮

（華晉焦煤有限責任公司 沙曲礦，山西 呂梁 033300）

ZY8000/20.5/40型液壓支架對沙坪礦8號煤層適應性分析

毛明亮

（華晉焦煤有限責任公司 沙曲礦，山西 呂梁 033300）

分析了沙坪礦ZY8000/20.5/40型支掩式液壓支架額定工作阻力富裕程度，得出結論沙坪礦8號煤層開采支架合理工作阻力選用8000kN/架是合理的結論，并對8號煤層適應性做出了效果評價。

液壓支架；適應性；額定工作阻力

1 概述

沙坪礦井田面積22.59 km2，共有8號、9號、10號、11號、12號和13號層可采煤層，地質儲量59305萬t，可采儲量42268.8萬t，煤層賦存穩定，儲量豐富。

1803工作面為沙坪礦8號煤層第一個回采工作面，8號煤層俗稱9尺煤及5尺煤，位于山西組地層中部或中下部，下距9號煤層4.07m～16.48m。煤層結構較復雜，一般由3個～7個分層組成，含2層～6層夾矸。煤層中部比較穩定的一層夾矸巖性為淺灰色含水鋁石高嶺質粘土巖，厚度為300mm左右，為粘土礦層。煤層頂板一般為泥巖、粉砂巖或粉質砂巖。底板一般為粘土巖或泥巖，為粘土礦層，容重為1.35 t/m3。

液壓支架對具體煤層的適應性，主要考慮使用過程中的支架運行狀況、頂板的控制質量效果及其支架的工作阻力是否足夠等方面，實際上就是要考察在給定支架結構形式、工作阻力和頂底板狀況時，采場支架與圍巖的相互作用即適應性問題。

2 支掩式液壓支架的額定工作阻力富裕程度分析

1）根據支架載荷觀測的最大數據分析額定工作阻力的富裕程度

在首采(1803)工作面的整個觀測期間，3條測線

平均末阻力的最大值為pmmax=36MPa，則

≈7329 kN/架.

式中：n為支柱根數；A為立柱下腔截面積，m2；pmmax為觀測末阻力平均最大值的支柱壓強，MPa。

若按此處計算的支架工作阻力參數考慮，工作面支架額定阻力為8 000 kN/架，額定阻力足夠，尚余8%，可見所用支架的額定阻力足夠，稍微有富裕量。

2）根據支架載荷觀測數據的1倍均方差作為合理阻力，分析額定工作阻力的富裕程度

沙坪礦1803工作面來壓步距特征，如表1所示。

表1 沙坪礦1803工作面來壓步距特征

由表1可以分析得出首采工作面礦壓觀測末阻力的平均值與均方差，若按均值加1倍均方差標準，則有

將計算的pS值，帶入可得

在此條件下，計算的PS2=6217.2 kN/架，是額定阻力的78%，可見所用支架的額定阻力還有富裕量，沒有達到其額定工作阻力。

3）直接頂載荷倍數確定法

按照長壁工作面的關鍵巖層控制理論，8號煤層采高3.5m，直接頂(泥巖、細砂巖)很厚,碎漲性較好,因此可按采高的6倍考慮，則沙坪礦8號煤層條件下，液壓支架應該具有的額定工作阻力為

P=ks·B·L·K·γ·Σh=7 686 kN/架.

式中：ks為安全富裕系數，對Ⅲ級來壓強烈頂板,可取1.5；B、L為支架的寬度和長度，m；K為來壓動載系數，根據礦壓觀測取為1.3；Σh為直接頂垮落厚度，m。

因此，按此估算8號煤層需要的支架阻力7 686 kN/架，即所用支架滿足要求。

4）關鍵巖層控制理論確定

在考慮基本頂（老頂）周期來壓步距的情況下，實測周期來壓步距為LC=23.45m，此時支架應該具有的工作阻力為

因此，按8號煤層的周期來壓情況計算，需要的支架阻力7 985 kN/架以上，即可滿足要求。

5）支護強度確定方法

依據沙坪礦8號煤層情況，基本頂（老頂）的實測初次來壓步距為70.06m，而采空區充填系數N=Σh/hm＜3，因此按照基本頂的分級標準，沙坪礦8號煤層應為來壓明顯的Ⅲ級頂板。對于Ⅲ級頂板，按照采高3.5m，查表2（各級基本頂必須的額定支護強度及延米支護強度下限），采用內差值方法可得額定支護強度為q e=620 kPa，取1.50的安全系數，則需要的支架合理工作阻力為

若按此判斷，需要的額定工作阻力為6982 kN/架，所用支架工作阻力足夠。

6）支護強度回歸公式方法

支架支護強度的回歸計算公式為

表2 各級基本頂必須的額定支護強度及延米支護強度下限

式中：hm為工作面采高，m；L0為工作面初次來壓步距，m；Be為支架控頂距，包括機道寬度，m；N為直接頂與采高之比（即采空區充填系數），無量網。

在沙坪礦8號煤層，采高hm=3.5m，初次來壓步距L0=70.06m，支架最大控頂距Be=4.89m(頂梁長+機道寬度600mm)，直接頂與采高之比(采空區充填系數)N=1.8，將這些參數帶入，可得沙坪礦8號煤層的額定支護強度為

按照沙坪礦8號煤層相關參數的計算公式，取1.5的安全系數，需要的額定工作阻力為

由此計算結果評價，沙坪礦8號煤層支架的設計工作阻力為9838 kN/架。

總之，根據首采工作面支架載荷的實測數據資料，用6種方法計算所得的8號煤層工作阻力分別為 7 329 kN/架、6 217.2 kN/架、7 686 kN/架、7985 kN/架、6 982 kN/架和9 838 kN/架，其支架工作阻力的綜合平均值為7 673 kN/架，小于使用的支架額定工作阻力（8 000 kN/架）。為此，沙坪礦8號煤層開采支架工作阻力選用8 000 kN/架是合理的，可在該煤層推廣使用。

3 ZY8000/20.5/40型支掩式支架對8號煤層適應性

1）支掩式架型對8號煤層開采頂板控制效果評價。1803工作面開采過程中，支掩式液壓支架對8號煤層地質適應性較好，正常開采期間頂底移近不明顯，ZY8000/20.5/40型支撐掩護式支架達到了預期的采場頂板控制效果。

支撐掩護式液壓支架，可較好地適應復合頂板條件，回采期間未發生陷底現象，支架底座對底板的適應性較好。

2）支架額定工作阻力的適應性。根據首采1803工作面的基本條件和礦壓實測資料，用6種支架載荷預測方法計算的8#煤層工作阻力的綜合平均值為7673kN/架，小于使用的支架額定工作阻力8000kN/架。為此，沙坪礦8號煤層開采支架合理工作阻力選用8000kN/架是合理的，可在該煤層推廣使用。

Adaptability Study of ZY8000/20.5/40 Hydraulic Support in No.8 Seam of Shaping M ine

MAO M ing-liang

(Shaqu Mine,Huajin Coking Coal Co.,Lvliang,Shanxi033300)

The study analyzes the affluence degree of ZY8000/20.5/40 supporting and shielding hydraulic support and concludes that it is reasonable to select 8000kN per support for the resistance in No.8 seam.Its adaptability is also evaluated.

hydraulic support;adaptability;rated resistance

TD355+.41

A

1672-5050（2011）09-0035-03

2011-08-10

毛明亮（1974—），男，山西柳林人，大學專科，助理工程師，從事采煤生產技術管理工作。

徐樹文