開采復合煤層綜采工作面液壓支架底板比壓淺析

李昌鍵

（沈陽焦煤股份有限公司林盛煤礦，遼寧 沈陽 110108）

1 工作面概況

林盛煤礦西一區502綜采工作面走向長度800m，傾斜長度152m，回采5#煤層。5煤為復合煤層，煤層分為三層，由上至下第一層煤層厚度0.6～1.0m，平均厚度0.8m，其下為泥巖夾矸，平均厚度0.2m，第二層煤層厚度0.2～0.5m，平均厚度0.4m，其下為泥巖夾矸，平均厚度0.4m，第三層煤層厚度0.1～0.7m，平均厚度0.4m。視密度：1.29t/m3。煤層傾角為∠24°～45°，平均傾角為26°。工作面頂板支護采用ZY5000/08/18型掩護式液壓支架。工作面高度按所采5煤一層、二層高度選擇，采高控制在1.3m。

2 液壓支架結構及主要參數

該液壓支架主體結構部件有：頂梁、掩護梁、前后連桿、推桿、底座等。液壓支架底座的常見結構形式分為整體式底座和分體式底座。分體式底座由左右兩個部分組成，優點是適應底板變化的能力較強，有利排矸，但穩定性和適應軟底板較差。整體式底座是用鋼板焊接成的箱式結構，優點是整體性強，穩定性好，強度高，不易變形，其中底封式與底板接觸面積大，底板比壓小；缺點是底座中部排矸性能較差，底開式則排矸性較好。本液壓支架底座為整體剛性分底式底座，中檔底板全開檔，中檔后部上方為箱形結構，推移千斤頂安裝在箱形體之下，整體剛性底座立柱柱窩前設計有過橋，提高了底座的整體剛性和抗扭能力。

表1 ZY5000/08/18掩護式液壓支架主要技術特征表

3 煤層力學性質試驗

5煤下方第二層泥巖夾矸石取樣，送到東北煤田地質局沈陽測試研究中心進行力學性質試驗。考慮到工作面在生產過程中，水的侵蝕作用、巖石風化等都有可能使底板巖石達到飽和狀態，抗壓強度降低。因此，對巖樣進行飽和狀態和干燥狀態抗壓強度試驗。

表2 5煤層力學性質試驗報告

4 底板比壓性能驗算

合理的選擇支架對底板的最大比壓，是支架選型中一個很重要的指標，特別對于底板松軟的工作面更為重要，必要時應進行測定和計算。計算公式如下：

式中：q—通過試驗實測底板的最小抗壓入強度，（2210N/cm2）；K1—底板載荷集中系數，一般取3；K2—灑水飽和影響系數，一般取1.2～1.6；qm—液壓支架對底板的最大比壓，（290N/cm2）。q>qm·K1·K2=290×3×1.6=1392N/cm2=13.92MPa 通過力學性質試驗和性能驗算得出，本工作面第二層煤層下方泥巖夾矸最小抗壓強度為22.1MPa＞13.92MPa。

5 結語

西一區502綜采工作面5煤第二層煤層下方泥巖夾矸石采樣進行力學性質試驗，通過性質驗算進行底板比壓。液壓支架對底板比壓小于底板最小抗壓強度，該工作面使用ZY5000/08/18型掩護式液壓支架滿足工作面支護強度需求。通過現場實際采煤活動測定，整個周期來壓期間，未出現底板壓碎和液壓支架底座鉆底現象。5煤第二層煤層下方泥巖夾矸石作為底板能夠保證工作面安全生產。