李華

摘要：文中以1205大傾角工作面為工程背景，分析了影響回采面液壓支架穩(wěn)定性的影響因素，并提出了一些有針對(duì)性的支架穩(wěn)定控制措施，以便為大傾角工作面液壓支架的穩(wěn)定控制提供一些有益借鑒。

關(guān)鍵詞：大傾角煤層;液壓支架;穩(wěn)定控制;影響因素

我國(guó)煤炭資源豐富，煤層賦存條件也比較復(fù)雜，其中在西部地區(qū)有超過(guò)60%的礦井開(kāi)采有大傾角煤層。同時(shí)隨著煤炭開(kāi)采強(qiáng)度以及開(kāi)采時(shí)間的增加，淺部地質(zhì)條件較好的煤炭資源日益萎縮，大傾角煤層的開(kāi)采量逐漸增加[1-3]。綜合機(jī)械化開(kāi)采是實(shí)現(xiàn)大傾角煤層經(jīng)濟(jì)高效生產(chǎn)的重要前提，特別是對(duì)于工作面液壓支架的控制，成為制約大傾角煤層開(kāi)采急需解決的問(wèn)題[4-5]。大傾角煤層開(kāi)采之后，液壓支架在自身重量作用下，支架出現(xiàn)下滑或者傾覆的可能性較大，回采工作面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)支架下滑、咬架或者傾倒等問(wèn)題。

1 概述

某礦1205主采2號(hào)煤層，煤層結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，煤層裂隙較為發(fā)育，透氣性好，厚度在2.2～3.2m，平均厚度在2.8m，煤層埋藏傾角在26～42°，平均在34°。在煤層距離上部頂板0.5m左右賦存有厚度在30mm的泥巖，較為穩(wěn)頂。2號(hào)煤層偽頂為粉砂巖，直接頂為厚度在1.8m泥質(zhì)砂巖，基本頂為厚度在6.5m的中砂巖，呈現(xiàn)出灰白色。直接底為厚度在7m的粉砂巖，中間夾著有細(xì)砂巖，呈現(xiàn)黑灰色?，F(xiàn)井下正在回采1206工作面位于一向斜左翼，回采面運(yùn)輸巷沿著向斜軸掘進(jìn)，回采工作面的地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，發(fā)育有多條斷層。

2 液壓支架穩(wěn)定性分析

2號(hào)煤層屬于大傾角煤層，液壓支架出現(xiàn)失穩(wěn)的方式主要有傾倒、下滑以及扭斜等，影響支架穩(wěn)定性的因素歸結(jié)起主要是兩個(gè)方面：一是回采面地質(zhì)條件，二是液壓支架自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。開(kāi)采煤層傾角、地質(zhì)構(gòu)造、媒體自身強(qiáng)度都會(huì)影響到液壓支架的穩(wěn)定;液壓支架自身的初撐力、支架重心位置、支架形狀以及自身配備的防滑裝置都會(huì)影響到支架的穩(wěn)定。

2.1 煤層賦存傾角

礦井開(kāi)采的2號(hào)煤層傾角在26～42°，當(dāng)回采工作面采用的液壓支架沿著煤層傾斜方向上產(chǎn)生的水平分向力超過(guò)支架底座與底板之間的摩擦力時(shí)，支架就可能出現(xiàn)下滑，當(dāng)支架自身的重心點(diǎn)超過(guò)支架底座時(shí)，就可能會(huì)出現(xiàn)傾倒情況。在回采工作面實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于受到支架立柱作用，液壓支架與煤層頂板之間的摩擦阻力往往較大，支架頂部不會(huì)輕易的出現(xiàn)異動(dòng)。但是，當(dāng)支柱的支撐力較小或者無(wú)支撐力時(shí)，液壓支架就會(huì)出現(xiàn)下滑。現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過(guò)程中，回采面液壓支架的排列往往較為緊密，并且液壓支架受到頂梁以及側(cè)向護(hù)板的作用，但是支架的底座間的間隙往往較大，底座容易出現(xiàn)下滑，從而引起液壓支架向上出現(xiàn)傾倒。

2.2 煤層頂?shù)装寮爸Ъ苁芰η闆r

液壓支架與煤層頂?shù)装褰佑|密切，當(dāng)煤層頂板裂隙較為發(fā)育時(shí)，頂板在采用作用下容易出現(xiàn)下沉，伴隨著向下移動(dòng)，則會(huì)引起液壓支架出現(xiàn)一定的后傾，導(dǎo)致支架出現(xiàn)傾倒。當(dāng)頂板出現(xiàn)冒落時(shí)，液壓支架與頂板間的接觸消失，形成空頂，支架失去頂板力的作用，在自身的重力作用下會(huì)引起支架失穩(wěn)。當(dāng)頂板、底板的平整性較差時(shí)，會(huì)影響到支架與頂、底板間的接觸密切程度。當(dāng)頂板不平整時(shí)，支架頂梁受力不均衡，頂梁容易出現(xiàn)臺(tái)階，嚴(yán)重時(shí)造成支架出現(xiàn)傾斜或者兩個(gè)不同支架出現(xiàn)咬架;當(dāng)煤層底板不平時(shí)，支架底座受力不均衡，進(jìn)而引起立柱受力，造成支架出現(xiàn)傾倒。同時(shí)頂、底板受到水作用，支架與頂、底板間的摩擦力降低，影響支架的穩(wěn)定性。

2.3 支架位置

一般情況下，處于回采面中部的液壓支架排列往往較為緊密，支架受到臨近的支架作用力較強(qiáng)，在回采面兩端的支架往往一側(cè)沒(méi)有約束力作用，因此，回采面兩端的支架穩(wěn)定性要較中間位置差。回采面上端頭支架容易出現(xiàn)向上傾倒，下端支架容易出現(xiàn)向下傾倒。沿著煤層傾斜方向上，回采面的回采高度出現(xiàn)變化時(shí)，煤層頂?shù)装彘g不平行，上邊過(guò)度段的傾角增加，下端過(guò)渡段的傾角值降低，影響原有的支架受力狀態(tài)，支架的穩(wěn)定性受到影響。

2.4 開(kāi)采高度及支架結(jié)構(gòu)類(lèi)型

當(dāng)煤層開(kāi)采厚度較大時(shí)，對(duì)應(yīng)的支架高度也較高，支架的重心位置也對(duì)應(yīng)的偏高，支架的重量較大，液壓支架的底座變化大，支架穩(wěn)定性降低。

3 支架穩(wěn)定控制措施

3.1 液壓支架設(shè)計(jì)

在回采面液壓支架安裝初期就采用從工作面下端位置開(kāi)始安裝依次往上進(jìn)行。對(duì)于1205回采工作面來(lái)說(shuō)，控制支架穩(wěn)定的重點(diǎn)在于回采工作面的中上位置，因此，對(duì)于該位置的液壓支架，除了應(yīng)安設(shè)必備的防傾斜裝置以外，在支架底座上還應(yīng)安設(shè)水平調(diào)底防滑移裝置，在支架的頂梁上安設(shè)防倒裝置。同時(shí)在液壓支架底座與刮板輸送機(jī)之間安設(shè)防滑千斤頂，不僅可以增強(qiáng)刮板輸送機(jī)的穩(wěn)定性，同時(shí)也可以提升支架穩(wěn)定性。合理的提升液壓支架的初撐力以及工作阻力，選擇較大直徑的立柱，及時(shí)的對(duì)液壓支架進(jìn)行維護(hù)，出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)進(jìn)行修理，確保支架穩(wěn)定。

3.2 采煤工藝

合理的確定回采面采煤工藝，對(duì)于大傾角煤層，可以采用偽斜開(kāi)采方式布置回采工作面。采用這種回采面布置方式不僅可以增加液壓支架及其他回采面設(shè)備穩(wěn)定性，還可以提升采煤機(jī)、刮板機(jī)等設(shè)備的穩(wěn)定性。采用偽斜布置方式，煤層的實(shí)際傾角變小，同時(shí)可以給刮板輸送機(jī)產(chǎn)生一定的作用力，防止刮板輸送機(jī)出現(xiàn)下滑。在回采工作面液壓支架移架過(guò)程中，對(duì)于支架的測(cè)向護(hù)板以及平衡千斤頂應(yīng)不斷的調(diào)整位置，以便支架頂梁以及底座與頂板、底板接觸良好，增加支架穩(wěn)定。當(dāng)支架出現(xiàn)傾斜趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)引起足夠的重視，在支架移架過(guò)程及時(shí)對(duì)支架的側(cè)護(hù)板及千斤頂位置進(jìn)行調(diào)整，使得支架趨于穩(wěn)定。

3.3 控制開(kāi)采高度及支架移動(dòng)

按照開(kāi)采設(shè)計(jì)，嚴(yán)格的控制回采面采煤高度，不僅可以保證回采面綜采設(shè)備的穩(wěn)定，而且還可以增加回采的推進(jìn)速度，降低回采面空頂距離，減輕液壓支架工作載荷。保證液壓支架乳化液泵站有足夠的壓力，這樣不僅有利于提升支架的工作阻力以及支架初撐力，而且利于提升支架的整體穩(wěn)定。在移動(dòng)液壓支架時(shí)，應(yīng)做到帶壓移架，同時(shí)還應(yīng)做到少降快拉。

為了保證液壓支架頂梁及底座與煤層頂板及底板間的摩擦力，應(yīng)提高采煤機(jī)的割煤質(zhì)量，做到頂板、底板平整。在移動(dòng)液壓支架之前，還應(yīng)對(duì)底板進(jìn)行清理，保證支架底座與底板之間可以緊密進(jìn)行接觸。控制好回采工作面遺漏的浮煤量、滲水以及其他液體的泄漏，保證支架與頂?shù)装逯g接觸面干燥，增加摩擦系數(shù)。

4 總結(jié)

大傾角工作面液壓支架的穩(wěn)定性受到多種因素的綜合影響，受力較為復(fù)雜，導(dǎo)致回采面液壓支架出現(xiàn)因載荷變化而失穩(wěn)的情況。液壓支架失穩(wěn)的主要變形特征有下滑、傾倒、扭斜等，文中從煤層賦存傾角、煤層頂?shù)装寮爸Ъ苁芰η闆r、支架位置、開(kāi)采高度及支架結(jié)構(gòu)類(lèi)型等方面分析了支架穩(wěn)定的影響因素，并結(jié)合實(shí)際情況提出了支架穩(wěn)定的控制措施。在回采面具體的推進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)綜合考慮影響支架穩(wěn)定的因素，并因地制宜的采用支架穩(wěn)定控制措施，以便更好的促進(jìn)礦井生產(chǎn)。

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