陳小靈 劉忠文 劉小強 霍人中 張世源

摘 ?要：液壓支架是綜采工作的主要設(shè)備之一，文章以小河嘴煤礦礦井為工程背景，經(jīng)過理論計算及現(xiàn)場試驗。最終研制出適合達竹公司地質(zhì)條件的ZY3200/6.5/15D液壓支架，成功實現(xiàn)薄煤層高產(chǎn)高效開采。

關(guān)鍵詞：綜采支架;薄煤層;研究

中圖分類號：TD355.4 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）02-0092-01

四川煤炭產(chǎn)業(yè)集團達竹公司煤層厚度普遍在0.5～1.2 m之間，大部分煤層厚度僅在0.5～0.7 m。

?。O薄）煤層的開采一直受到煤層采高的限制，長期以來都只能依靠密集勞動來組織生產(chǎn)，工作面一直處于產(chǎn)量低、效率低、職工勞動強度大的局面，因此研制適應(yīng)達竹礦區(qū)薄煤層賦存條件的新型支架對于我公司實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)至關(guān)重要。

1 ?達竹公司小河嘴煤礦煤層賦存情況

達竹公司小河嘴煤礦K24、K23、K22、K21煤層為區(qū)內(nèi)主要可采煤層，K24煤層可采厚度1.38～0.40 m，一般0.64 m煤層頂板多為淺灰色細中粒砂巖;K23煤層煤層可采厚度0.82～0.41 m，一般0.52 m。煤層頂板為深灰色粉砂質(zhì)泥巖;K22煤層可采厚度1.24～0.40 m，一般0.58 m。煤層頂板為深灰色粉砂質(zhì)泥巖;K21煤層可采厚度1.35～0.41 m，一般為0.65 m。煤層頂板為深灰色粉砂質(zhì)泥巖。

2 ?液壓支架架型確定

根據(jù)小河嘴煤礦礦井地質(zhì)情況及技術(shù)條件，按照綜合評分法確定ZY3200/6.5/15D液壓支架架型，所得結(jié)論如下。

①在薄煤層條件下，支架下方的工作空間很小，推溜移架的工作場所不能有人員活動，只能采用鄰架控制完成，但支架需要過架的管線較多，占用行人空間且極易損壞，動作精度不高，操作時間長。電液集中自動控制技術(shù)雖然設(shè)備投資大，但可以自動控制液壓支架的動作，而且可以實現(xiàn)鄰架及遠程控制液壓支架，依次完成推溜移架工作，占用工作面空間小，還可通過對工作面液壓支架進行監(jiān)控，使液壓支架與其它采煤設(shè)備相配合，實現(xiàn)高效采煤。故ZY3200/6.5/15D液壓支架為電液集中自動控制。

②小河嘴煤礦頂板屬Ⅱ類，適宜采用二柱支頂式掩護液壓支架。工作面的煤厚為0.41～1.38 m，適宜選用最小采高在0.9 m以下的架型，故ZY3200/6.5/15D支架高度確定在0.65～1.5 m的范圍。

③頂梁a型，即整體結(jié)構(gòu)的頂梁，當直接頂為破碎不穩(wěn)定的頂板，整體頂板護頂有些困難，但我礦類似的工作面比較少，加強管理也完全可以使用，所以ZY3200/6.5/15D液壓支架為整體頂梁支架。

3 ?液壓支架額定工作阻力的確定

礦壓監(jiān)測分析表明礦井工作面直接頂初次垮落步距8～12 m，平均10 m;老頂初次來壓步距約21～23 m，平均22 m;周期來壓步距約7～15 m，來壓強度及顯現(xiàn)均不強烈。故支護強度計算如下：

Q=（-3.6+5.8 M+1.4 L+3.6 R）/100

=（-3.6+5.8×1.1+l.4×15+3.6×5.0）/100（1）

=0.418 MPa

式（1）中：

M為采高，取最大采高1.1 m;

L為周期來壓步距，取最大值15 m;

R為最大控頂距，5.0 m。

根據(jù)支護強度確定支架工作阻力：

q=Q×b×Bc/cos a（2）

式（2）中：

q為為支架工作阻力，kN;

b為支架中心距，取1.5 m;

a為液壓支架立柱與垂線夾角，14.9 ？觷～38.7 ？觷。

Bc為支架控頂距，取4.1～5.0 m

則：q=2 107～3 043 kN

綜合實際觀測和計算結(jié)果，考慮到支架在生產(chǎn)過程中的安全性、可靠性，ZY 3200/6.5/15D液壓支架的工作阻力定為3 200 kN。

4 ?液壓支架其它參數(shù)確定

①工作面配套截深800 mm，為了保證截深和有效的移架步距，支架的推移千斤頂?shù)男谐潭?60 mm，采取φ125 mm倒裝千斤頂，推移桿為整體剛性長推桿

②支架配備自動噴霧系統(tǒng)，采煤機通過時自動噴霧，頂梁前端預(yù)留兩處內(nèi)嵌式噴霧位置。

③底座后端設(shè)置底調(diào)千斤頂，前端設(shè)置輸送防滑千斤頂。

④頂梁前端側(cè)面預(yù)留安裝膠皮管位置，以防止架間漏矸。

5 ?液壓支架的現(xiàn)場試驗情況

ZY 3200/6.5/15D液壓支架在小河嘴煤礦4026（21）工作面進行了工業(yè)性試驗，試驗情況如下：

①支架的工作阻力在不同區(qū)間的頻率分布大多為正態(tài)分布，最大分布區(qū)間在25～35 MPa，占了大約60%，工作阻力平均合格率達到了82%以上。試驗期間，支架平均工作阻力為1 707.32 kN，達到額定工作阻力3 200 kN的53.3%，來壓期間平均工作阻力為2 613 kN，占額定工作阻力的81.6%，工作面中部多數(shù)支架的工作阻力已經(jīng)達到額定工作阻力，說明支架設(shè)計額定工作阻力是合理的。

②在整個回采期間活柱最大高度為249 mm，占到活柱最大可縮量650 mm的38.3%，活柱最小高度152 mm，占到活柱最大可縮量的23.4%，活柱的最大下縮量為98 mm，平均下縮量18.2 mm。觀測表明支柱的高度及活塞柱可縮量是比較適應(yīng)工作面要求的。支架基本抑制了頂板的較大下沉，達到了限定頂板變形的目的。

③控制方式采用電液先導(dǎo)控制，平均移架速度9 s/架，移架操作方便。

6 ?主要結(jié)論

①達竹公司在科學(xué)的理論計算的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦井現(xiàn)場實際，成功研制出ZY 3200/6.5/15D液壓支架。成功實現(xiàn)實現(xiàn)薄煤層的安全高效開采。

②對于四川、重慶而言，大多數(shù)礦區(qū)煤層賦存條件和達竹礦區(qū)相似，ZY 3200/6.5/15D液壓支架在所有薄煤層礦井均可推廣運用，由此可見其經(jīng)濟效益巨大。

參考文獻：

[1] 劉玉剛.顯德汪礦薄煤層液壓支架選型研究[J].科技資訊，2014，（4）.

[2] 李宏瑞.薄煤層綜采技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用研究[J].中國科技信息，2013，（18）.