高檔普采面單體支護(hù)強(qiáng)度影響因素分析

譚家貴

（華能云南滇東礦業(yè)分公司白龍山煤礦一井工程科，云南省 富源655508）

1 工作面概況

如下圖所示，為了盡可能的回收煤炭資源，020103高檔普采工作面采用工作面調(diào)面回采技術(shù)。但由于中部出現(xiàn)了一走向斷層，如何保障高檔普采面安全高效回采必然需對單體支護(hù)強(qiáng)度影響因素加以分析研究。

制頂板和預(yù)防發(fā)生冒頂事故，而現(xiàn)場決定支柱初撐力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是提高液壓泵站的壓力，其數(shù)值應(yīng)使支柱的初撐力不低于額定初撐力的70%～80%，才能有效地控制頂板。

圖1 工作面調(diào)直預(yù)計(jì)示意圖

2 單體支護(hù)強(qiáng)度影響因素分析

單體液壓支柱工作面的支護(hù)參數(shù)主要是支護(hù)初撐力、支護(hù)密度和支護(hù)剛度。支柱對單位面積頂板提供的工作阻力為支護(hù)強(qiáng)度,支護(hù)強(qiáng)度的大小直接反映到礦壓顯現(xiàn)的程度,為了采場安全而正常生產(chǎn),必須保證工作面有足夠的支護(hù)強(qiáng)度。與支護(hù)強(qiáng)度密切相關(guān)的支護(hù)參數(shù)有支柱初撐力、支柱密度和支護(hù)系統(tǒng)剛度,三個(gè)主要參數(shù)愈大,工作面支護(hù)強(qiáng)度就愈大,對采場頂板管理愈有利。將從三個(gè)支護(hù)參數(shù)的限定作用分析研究某單體支護(hù)強(qiáng)度與頂板關(guān)系。

2.1 支柱初撐力影響

在支護(hù)密度與支護(hù)系統(tǒng)剛度一定的條件下,初撐力大,工作阻力達(dá)到最高值越快。對控制頂板來講,主動起作用的只有支柱的初撐力,初撐力的大小直接影響到工作面頂板下沉量,即:支柱的工作面阻力是在初撐力前提下由頂板壓出來的。考慮到提高初撐力可以預(yù)防直接頂離層,可以使支柱更快地達(dá)到需要的工作阻力以平衡跨落帶巖重,因此,在工作面支護(hù)設(shè)計(jì)中必須增加支柱初撐力這個(gè)指標(biāo),并付之實(shí)施,從而更好地控

圖2 實(shí)測單體支柱工作阻力

某煤礦在工作面支護(hù)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場打壓過程中,對初撐力注意不夠,從實(shí)測的單體支柱工作阻力來看，部分單體支柱實(shí)測時(shí)長期處于0MPa狀態(tài)，實(shí)測后退壓力表時(shí)支柱一碰就倒，十分危險(xiǎn)。建議及時(shí)補(bǔ)壓、測壓、對壞單體及時(shí)更換、對單體液壓支柱實(shí)行雙管供液，高壓注液槍只在支柱的初撐階段使用，低壓注液槍可供支柱升柱,其它各千斤頂使用,與此同時(shí)確保泵站壓力是解決支柱初撐力不夠的根本途徑。

2.2 支護(hù)密度影響

進(jìn)行工作面頂板控制設(shè)計(jì)時(shí)，一般先考慮可能施加給支柱的頂板力.再按需要與規(guī)定選取支柱的初撐力或按經(jīng)驗(yàn)取支柱的平均工作阻力，從而計(jì)算出支柱密度。一般合理支護(hù)密度可用下式表示：

n-工作面合理的支護(hù)密度，根/m2

PT-工作面合理支護(hù)強(qiáng)度，KN/m2

（5-2？）圖5-2 某礦020103高檔普采面頂板來壓一覽圖

RT-工作面支護(hù)的實(shí)際能力，KN/柱

排距，m

柱距，m

確定合理的支柱密度關(guān)鍵是如何確定合理的支護(hù)強(qiáng)度PT和支柱實(shí)際的吏撐能力RT及合理支護(hù)強(qiáng)度的確定。合理的支護(hù)強(qiáng)度取決于對頂板的控制要求。其中包括防止直接頂離層破碎、減少煤層片幫和可能發(fā)生的頂板事故等。根據(jù)具體條件，控制的要求也不同，必須全面考慮，然后選取最大值作為依據(jù)，或選取相應(yīng)的值作為分階段依據(jù)。

某礦020103面針對不同來壓階段采區(qū)了“三排、四排”不同支護(hù)密度處理，在一定程度上控制了機(jī)道垮冒及煤壁片幫現(xiàn)象，滿足安全高效生產(chǎn)需要。

2.3 支護(hù)系統(tǒng)剛度

支護(hù)系統(tǒng)剛度，是指支柱達(dá)到最大工作阻力之前的頂?shù)装逡平俊Ｆ渲校许斄号c背頂材料的壓縮量和支柱鉆底量等。

某礦采用金屬頂梁，一般認(rèn)為是不可壓縮的。部分用木質(zhì)背頂材料，其壓縮率可達(dá)50%左右。另外底板巖層剛度也至關(guān)重要，當(dāng)?shù)装遘浫鯐r(shí)，導(dǎo)致整個(gè)支護(hù)系統(tǒng)剛度降低，對控頂極為不利。某礦020103工作面中部由于地勢較低底板長期泡水，支柱扎入底板，支護(hù)效果得不到保證因此，必須穿鐵鞋就是這個(gè)道理，其余地段底板較硬。

結(jié) 語

（1）頂?shù)装逡平俊⒍嗣婷案摺㈨敯迮_階下沉量等都與工作面支護(hù)強(qiáng)度有關(guān)。也就是說，為了控制頂板處于良好狀態(tài)，要提高支護(hù)強(qiáng)度到一定水平。由于提高初撐力、支護(hù)密度和支護(hù)剛度都可以提高支護(hù)強(qiáng)度.因此、在生產(chǎn)過程中，如果出現(xiàn)頂板狀態(tài)參數(shù)過大，就要調(diào)整某一個(gè)或幾個(gè)支護(hù)參數(shù)，從而使工作面頂板能處于良好狀態(tài)，滿足安全生產(chǎn)。

（2）分析研究高檔普采面單體支護(hù)強(qiáng)度影響因素，為020103工作面安全高效開采提供技術(shù)保障，也為類似條件下工作面安全回采提供參考依據(jù)。

[1]錢鳴高，石平五.礦山壓力與巖層控制[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2003.

[2]徐永圻.采礦學(xué)[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2003.