井工二礦綜采工作面液壓支架初撐力實(shí)測(cè)分析

摘 要：初撐力是液壓支架的主要技術(shù)參數(shù)之一，其值達(dá)到設(shè)計(jì)要求是保證工作面支護(hù)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，加強(qiáng)支架初撐力管理是確保頂板安全前提保障，本文通過對(duì)井工二礦21109工作面液壓支架初撐力的實(shí)測(cè)及分析，提出了初撐力管理方案。

關(guān)鍵詞：液壓支架；初撐力；頂板控制

支架初撐力是液壓支架的重要性能參數(shù)，采煤面發(fā)生的頂板事故多數(shù)由支架初撐力不足導(dǎo)致，常見的有壓垮型、漏冒型和推垮型事故。合理的支架初撐力，可預(yù)防頂板離層、端面冒頂、增加割煤循環(huán)內(nèi)平均支撐力、降低頂板下沉、壓實(shí)壓緊浮煤浮矸、提高支護(hù)體整體剛度、加強(qiáng)主動(dòng)支撐。設(shè)計(jì)科學(xué)的初撐力，可有效改善支架—圍巖的關(guān)系。因此，加強(qiáng)對(duì)支架初撐力的管理，對(duì)于確保工作面頂板安全意義重大。

1 工作面概況

21109工作面長度為320m，設(shè)計(jì)推進(jìn)長度為1550m。工作面西邊21108工作面（已采），北邊為安太堡露天礦邊幫保護(hù)煤柱，南邊為9煤輔運(yùn)大巷，東邊為21113工作面，上部為9煤29209、29210工作面采空區(qū)。21109工作面所采煤層為石炭系上統(tǒng)太原組11#煤層，煤層產(chǎn)狀平緩，裂隙較發(fā)育，煤厚平均3.49m，煤層傾角平均2.0°。1頂板以泥巖、泥灰?guī)r、及粉砂巖為主，巖性較致密，厚度平均3.70m；底板為褐色粉砂巖，巖性較致密，厚度平均4.60m。工作面從切眼推進(jìn)1207m揭露一陷落柱，影響割煤長度10m。

工作面布置ZFY12000/23/40D型中間架174架，支架設(shè)計(jì)初撐力7917KN，額定工作阻力12000KN，兩者比率為66%。

2 液壓支架初撐力實(shí)測(cè)結(jié)果及原因分析

2.1 液壓支架初撐力實(shí)測(cè)結(jié)果

工作面在從初采結(jié)束開始，經(jīng)歷了正常回采階段、過陷落柱階段。正常階段初撐力主要分布在4000～6000KN之間，平均初撐力為5012.3KN，為額定工作阻力的41.8%。過陷落柱階段初撐力主要分布在3000～5000KN區(qū)間，平均初撐力為3999.2KN，為額定工作阻力的33.4%。

過陷落柱階段，受陷落柱周圍松散煤巖體影響，頂?shù)装寰^為破碎，頂板難以形成承載結(jié)構(gòu)，加之初撐力較低，頂板周期來壓時(shí)，支架阻力呈現(xiàn)出急劇增阻狀態(tài)、安全閥開啟，支架阻力難以控制頂板過早離層、頂板下層嚴(yán)重。根據(jù)《采煤機(jī)械化成套設(shè)備參考手冊(cè)》中選用掩護(hù)式支架的工作面一般初撐力為額定工作阻力的65%～75%的要求，工作面支架初撐力離此要求還相差甚遠(yuǎn)。

2.2 工作面初撐力低的原因分析

2.2.1供夜系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定

乳化液泵站額定壓力31.5MPa，這也是支架初撐力的依據(jù)設(shè)計(jì)。實(shí)際操作中，為防止工作面支架液壓膠管破裂，泵站的調(diào)定壓力值常小于設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)場實(shí)測(cè)時(shí)，讀數(shù)從18MPa變化到30MPa，壓力系統(tǒng)不穩(wěn)定。

2.2.2.移架速度快、升柱時(shí)間短

為追求高產(chǎn)，通常割煤時(shí)煤機(jī)牽引速度較快，為及時(shí)支護(hù)暴露頂板，移架速度相應(yīng)提高，少降快移的操作方式使得支架立柱升起未達(dá)到初撐壓力設(shè)計(jì)值就立即停止供液。

2.2.3供液距離遠(yuǎn)、系統(tǒng)的壓力損失大

設(shè)備列車上的乳化液泵站供液至320m的工作面，供液距離較普通面長、管路沿程壓力損失大，加上安裝在支架上的各類閥口和接頭處的壓力損失，加大了供液系統(tǒng)的壓力損失。

2.2.4支架工操作因素

支架工在操作時(shí)，為追求每循環(huán)產(chǎn)量，片面加快追機(jī)移架速度，而支架的壓力表通常安裝在立柱底部，由于煤塵大、視線模糊，以及快降快移思維引導(dǎo)，支架工將立柱升起時(shí)很少俯身看支架壓力表，升柱剛剛接頂便停止供液，造成支架初撐壓力很難達(dá)到設(shè)計(jì)值。

2.2.5架型大、初撐用時(shí)增長

工作面液壓支架架型為兩柱掩護(hù)式，額定工作阻力12000KN，立柱缸徑410mm，阻力大、缸徑大，立柱升起時(shí)由低壓增至設(shè)計(jì)值的時(shí)間必然比小缸徑支架增長，實(shí)踐操作中注重追機(jī)移架，這樣支架初撐力更難達(dá)到合格。

3 提高工作面初撐力方法及途徑

3.1 保持供液系統(tǒng)壓力穩(wěn)定

乳化液泵站額定壓力31.5MPa，為保證長距離供液系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及支架升起時(shí)很快能夠達(dá)到額定初撐力，在高壓、大流量的情況下，需加強(qiáng)泵站的維護(hù)管理，確保供液系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。當(dāng)頂板條件變差對(duì)于初撐力要求較高，而供液系統(tǒng)壓力無法滿足時(shí)，可采用增壓裝置提高初撐力，從而保證支護(hù)質(zhì)量、確保回采安全。

3.2 降低供液管路壓力損失

主要包括降低沿線壓力損失和局部壓力損失兩方面，盡量使管路長度減小降低沿線阻力損失，盡量使膠管盡量平直、減少彎曲段，最好不要有接頭截面突然變化現(xiàn)象發(fā)生，最大限度的降低局部壓力損失。

3.3 保證供液時(shí)間

工人操作時(shí)盡量保證支架接頂嚴(yán)實(shí)、初撐有力合格達(dá)標(biāo)時(shí)再停止供液。

3.4 規(guī)范工人操作行為

安裝頂板壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用大屏幕數(shù)顯壓力采集器動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)支架壓力，對(duì)支架工進(jìn)行嚴(yán)格的操作規(guī)程教育，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化操作，減少人為因素的影響，必要時(shí)增加支架工數(shù)量。

4 結(jié)語

液壓支架初撐力是采煤工作面頂板管理的重要環(huán)節(jié)，其值大小對(duì)于直接頂?shù)姆€(wěn)定和破壞、支架與圍巖的平衡關(guān)系以及支架的工作狀態(tài)至關(guān)重要。合格有效支架初撐力在控制頂板過早離層、改善頂板狀態(tài)、確保支護(hù)效果、防止頂板事故的發(fā)生等方面發(fā)揮著重要的作用，因此，重視支架初撐力、加強(qiáng)支架初撐力管理是保證工作面安全高效生產(chǎn)的必備條件。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王云海.初撐力與頂板管理[J].河北煤炭，1997（4）：60-61.

[2] 竇子明，沈立山，尹華茂.淺談液壓支架初撐力[J].煤礦機(jī)械，1995（2）：19-20.

作者簡介：

張龍哲（1977-），男，遼寧撫順人，2007畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)采礦工程專業(yè)，現(xiàn)任井工二礦生產(chǎn)技術(shù)部主管，從事煤礦生產(chǎn)及技術(shù)管理工作。