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桃园煤矿综采支架选型分析 宋维德 淮北矿业集团 桃园煤矿,安徽 宿州234116 摘 要通过对桃园煤矿大倾角高地压破碎顶板复杂地质条件下的分析,对支架工作阻力进行了 分析计算,提出了高工阻,抬底座千斤顶,整体顶梁,双侧活动侧护板,支架防倒防滑等措施及三 机合理配套选型。 关键词大倾角;复杂地质条件;综采设备选型 中图分类号 TD421. 8 文献标识码B 文章编号 1003 - 496X2008 08 - 0097 - 02 1 地质概况 1034综采面位于三采区上山北翼二阶段,上方 1032工作面于2004年7月收作,南至轨道上山保 护煤柱,北至古河流冲刷带。工作面走向长600 m, 倾斜长121 m。煤层厚度0. 9～3. 83 m,平均2. 84 m。煤层厚度变化较大,局部含有一层夹矸,夹矸厚 0～0. 35 m。煤层平均倾角28 。直接顶为泥岩,平 均厚6. 6 m,灰色,含粉砂质,见少许炭化植物碎片, 属 Ⅱ 类顶板;基本顶为细砂岩,浅灰色,中厚层状,分 选不好,局部夹有中粒砂岩及少量植物碎片,平均厚 8. 48 m,属 Ⅱ级顶板;无伪顶;直接底为泥岩,厚度 5. 27 m,深灰-灰黑色,块状,岩性致密,下部有互层 水平层理;老底为粉砂岩,浅灰色,中厚层状钙质胶 结,局部有砂泥互层,具水平层理,平均厚14. 25 m。 2 支架选型 2. 1 支架形式的选择 根据煤层厚度、 顶板级别和来压等级进行选择 支撑掩护式支架。1034工作面为厚及中厚煤层,顶 板中等稳定顶板。 2. 2 支架规格的选择 SLηML0. 493 m 式中 SL 顶板在最大控顶距处的平均最大移近 下沉量; η 下沉系数,取0. 04; M 平均采高; L 最大控顶距。 支架最大高度Hmax3. 8 m; 支架最小高度HminMmin-S-a Sη小M小L0.329 m; a0. 1 m Hmin2. 1 - 0. 329 - 0. 1 1. 635 m; 根据Hmax、Hmin结果确定液压支架的支撑高度 为1. 635～3. 8 m。 2. 3 支架初撑力的确定 1平衡支架上方直接顶岩梁重量时支架初撑 力为 P01LaγhLzcosα995. 93 kN /架。 2平衡采空区上方将要被切断的直接顶岩梁 重量时支架初撑力为P02 4L 3 {Laγh Lzx 0. 5 } cosα / 8L 2 - 12L l06l0- 3L 1 734. 95 kN /架。 3支架初撑力所产生的主动力矩能平衡工作 空间上方及采空区上方直接顶岩梁所产生的力矩时 支架初撑力为 P03LaγhLzcosα/2 L z-l0 761 kN /架。 式中 La 支架宽度; γ 直接顶密度; h 垮落带直接顶厚度; α 煤层倾角; L 支架顶梁长度; l0 初撑力作用点到顶梁末端距离; Lzx 直接顶岩层在支架后的极限悬顶长 度; Lz 直接顶岩梁长度。 通过比较只有在平衡采空区上方将要被切断的 直接顶岩梁重量时支架初撑力最大为1 734. 95 kN / 架。 2. 4 工作阻力的确定 直接顶岩石重量 P1LaγhLzcosα1 454. 9 kN /架。 老顶岩石重量 79 问题探讨 煤 矿 安 全2008 - 08 P2PLaγhLzcosα3 821 kN /架。 P总P1P25 275.9 kN /架 3 对大倾角、 高地压等复杂地质条件下综采支架的 具体要求 3. 1 液压支架应满足以下条件 1工作阻力不小低于5 600 kN。 2适应采高1. 7～3. 8 m。 3双伸缩立柱。 4带初保阀。 5配备流量315 L /min的大流量阀组,主进、 主回液管直径为 Φ38 mm和 Φ45 mm,具备快速移 架系统。 6增设抬底千斤顶,适应煤层起伏变化,减小 对底版比压,防止支架扎底。 7支架侧护板设计为双向活动结构,双侧可 同时伸缩,增大支架在宽度方向上的调节量,增强适 应工作面倾角变化的要求,加大侧护千斤顶的缸径, 提高支架的侧推力和调节力。 8整体顶梁、 整体侧护板;提高侧护板强度, 加大侧护板高度。 9支架推移机构采用倒装千斤顶和长推移杆 结构,防止运输机下窜。 10带伸缩梁和护帮板,防止煤层片帮。 11推移千斤顶行程900 mm与截深800 mm 的采煤机、 运输机配套.。 12为了控制支架、 运输机的下滑,每5架配 备一组防滑千斤顶,运输机的防滑千斤顶与工作面 并联在一起,在任一操纵位置,可同时操纵整个工作 面的防滑千斤顶,实现快速方便简洁安全操作。 13结构件设计采用高强度板,提高支架抗拉 和抗扭强度,满足35倾角支架的防倒防滑要求。 14采用二柱支撑支撑掩护式。 15共需支架100架。 3. 2 工作面运输机 按照大功率、 大运量、 高可靠性、 重型的原则,选 择张家口煤矿机械厂生产的SGZ800/800型,主要 技术参数如下运输能力 1 500 t/h,装机功率 800 kW,槽宽 800 mm,电压 3 300 V。 3. 3 采煤机 按照技术先进,大功率、 高性能、 高可靠性的原 则,选择上海天地科技有限公司生产的MG400 /920 - WD型采煤机,主要技术参数如下 截割功率400 kW,装机功率920 kW;采高范 围 2. 2～3. 5 m;适应煤层硬度f≤4. 5;供电电压为 3. 3 kV;滚筒直径 1. 8 m;滚筒截深 600 /800 mm; 降尘方式内外喷雾;牵引形式电牵引;牵引速度 0 ～7. 4～12. 2 m /min。 另外,还有与之配套的转载机、 破碎机、 皮带机、 移变、 泵站、 开关等,详见表1 表1 工作面配套设备明细表 设备型号数量 支架ZY6800 - 19/4081架 采煤机MG400 /920 - WD1台 刮板输送机SGZ800/8001台 转载机SZZ - 764/1601台 破碎机LPS - 1 0001台 胶带输送机DSJ1000/100/21101台 胶带输送机SDJ - 1501台 乳化液泵BRW - 400/31. 5两泵一箱 喷雾泵PBW - 320 /6. 31台 变压器KBSGZY1600/6/3. 32台 变压器KBSGZY800 /6/1. 141台 组合开关德国KE30024台 组合开关KJZ2400/1102台 4 应用效果 4. 1 矿压显现情况 1034综采面初放来压时,支架平均工作阻力5 890 kN,周期来压时,平均工作阻力5 610 kN,分别 占ZY6800 - 19 /40型支架的86. 3和82. 5 ,初次 来压和周期来压期间工作面煤帮没出现片帮、 掉顶 现象,工作面生产正常,说明支架选型合理,风巷来 压显现范围为0～55 m,机巷来压显现范围为0～48 m。 4. 2 使用效果 1034综采面在顶板较破碎,褶曲、 断层发育,局 部仰采角度达到21,煤层倾角大,两巷压力大,支 护困难的不利条件下,平均单产6. 5万t,最高月产 达8. 3万t,并实现了安全生产,取得了较好的技术 经济效益。 作者简介宋维德1953 - ,男,安徽淮南人,现任淮北 矿业集团桃园煤矿安监处处长。 收稿日期 2008 - 01 - 11;责任编辑梁绍权 89 煤 矿 安 全Total 405 问题探讨