我国综采工作面矿压研究的若干新进展.pdf

⑧ 叶一 2 0 0 0 年第 5 期 煤矿机电 5 1 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 0 0 5 0 0 5 1 0 4 我国综采工作面矿压研究的若干新 童垂堑 煤炭科学研究总院北京开采所 ， 北京 1 0 0 0 1 3 摘要 综述随着液压支架的5 i 进、 推广和应用 关 键词 塑壅 垦 茎翌匹墨研究； 进 展 中图分类号 T D3 2 3 文献标识码 A 伴随着液压支架的引进 ，我国开展了大规模的 综采工作面矿压研究，重点是现场观测研究， 还有 理论和实验室研究 有代表性的研究成果主要有 以 下几个方面 1液压支架与围岩适应I生 研究 我国在总结和分析第一批引进的垛式、 节式支 架失败的教训和掩护支架 、支撑掩护支架成功的经 验后 ．在生产经验和矿压显现规律的基础上，形成 我国开展大综采工作面矿压研究的若干新进展。 印 团 了 1 9 8 1 年试行的顶板分类试行方案， 提出了直接顶 分为 4类 ， 基本顶分为 4级 ， 各类液压支架的适应条 件 随后在进一步对液压支架力学特性 、支架在井 下受载特性 、 底板抗压人特性研究的基础上 ， 完善了 顶板分类 ，分别建立了顶板分类和底板分类标准。 提出了围岩可控性分组的准则。使液压支架的选型 建立在严格的科学准则的基础上。 1 直接顶稳定性分类标准 见表 1 表 1 直接丽稳定性分类指标 2 墓碎铘珏 力显现分级 以下葡j I； 5 井铘盼甥 指际 基本顶压力显现分级指标是基本顶初次来压 步距 L 、 直接顶充填系数 N 和采高 M 分级 界限由基本顶初次来压当量 DL按下式确定 D L2 4 1 ． 3 1 n L 。 1 5 5 N 5 2 ． 6 M ， k N／ I 【 1 ] 基本顶来压当量是基本顶分级中最重要 的量值。它 是基本顶地质因素 L ， 直接顶充填系数 N 和采 矿因素的函数。 各级基本顶的分级界限及相应的典型地质采矿 条件见表 2 参见 MT5 5 4 。 表 2 基本】 页压力显现分级界限及相应 的典型条件 ； 轰 I N N N Ⅱ 明 Ⅲ 烈 缀 徂 强 Ⅳ a 扳 强 烈 Ⅳ b 分级界限D L≤8 9 5 8 D L≤9 7 5 9 7 5 D L≤1 0 7 5 l O 7 5 I I 4 5 维普资讯 5 2 煤矿机电 2 0 0 0 年第 5 期 2 液压支架选型准则 根据理论和现场研 究 ，已知地质和采矿条件 后， 进行支架选型时， 必须考虑各种结构的液压支架 的力学特征和对围岩的适应性，作出模糊评价。初 步评价见表 3 表 3 支架选型要素厦评价 注 一 整体顶梁 ； b 一 铰接顶粱 ； c 可伸缩或折叠式顶梁。 进一步考虑 到不 同架型 和结构的支 架一 围岩 力学相互作用， 支撑力矩， 底板比压等特点， 掩护型 与支撑掩护型结构的围岩适应性进行 比较的结果见 表 4 。 表 4 不 同结构液压支桨的力学特征比较 维普资讯 2 0 0 0 年第 5 期 煤矿机电 对于具体条件下的液压 自移支架选型 ， 必须全 面考虑该条件的直接顶的类型 ，基本顶级别 ，底板 类型。我国近年来 已完成直接顶稳定性分类 ， 基本 顶压力显现分级 ， 底板抗压人特性分级。为支架选 型提供 了宏观指导。对各种典型围岩结构组合 ， 从 有利于改善支架 与围岩适应性方面考虑，在部颁标 准 MT 5 5 4 采煤工作面顶板分类 的附件中提出 了液压支架选型的建议， 见表 5 。 表 5给出了各 型支架 1 O 项 主要性能 的评价 ， 因而也可 用于支架适用条件的选型。这里要注意， 支撑掩护支架与掩 护支架在不稳定 和中等稳定顶 板条件下均可使用，要根据底板岩性、 基本顶来压 强度及制造成本加以比较选择 。一般来说 ，掩护式 支架对不稳定顶板的适应性更好些。支撑掩护式支 架对强烈基本顶来压可以有更高的适应性 其支撑 能力可达 4 0 0 0 --7 0 0 0 k N／ 架 。 3 液压支架结构参数优化选择研究 通过综采工作面矿压显现研究 ，重点对支架必 需的支护强度进行了研究 ， 并制定了相应的标准。 1 基本顶必需 的额定支护强度 各级基本顶必需的额定支护强度和延米支护阻 力下限见表 6 。 2 液压支架额定阻力 见 MT5 5 4 表 6 各级基本 I 页 必 需的额定 支护 强度和延米支护 阻力下限 已知支护强度，必需的支架额定阻力按下式计 算 只B r S／ K, [ 2 l 式中 只一液压支架额定阻力 ， k ／ 架 ； S一液压支架中心距 ， m； K I 一支撑效率 ； 一般选取范围为 支顶掩护式液压 支架 K 0 5 ～0 9 支掩掩护式液压支架 K 0 ． 6 5 --0 7 5 支撑掩护式液压支架 K 0 8 0 --0 ． 9 5 ； 支撑式液压支架 K| 0 9 ～0 9 5 I v级基本顶必需的液压支架额定阻力按下式 计算 只BS／ K [ 3 l 3 合理初撑力与额定工作阻力的合理 比值 见表 7 表 7 液压支架初撑力与额定工作阻力的台理比值 4 液压支架对底板容许 比压适应性的研究 通过对岩体抗压人规律 、工作面底板岩层应力 分布及破坏 区、支撑系统刚度理论和底板抗压人特 性的现场研究，确定了不同矿区的典型的抗压入曲 线 脆性 ， 塑脆性． 塑性 和根据底板抗压人强度和刚 度对底板岩层分类的准则 ， 如表 8 所示。 表 8 采煤工作面底扳岩层分类行业标 准 MT5 5 3 底板 类别 基本指标 辅助指 标 参考 指标 参考岩性 名称 县 容许底板载荷强度 容许抗压月 崾 容许单向抗压强度 即 MP a 印 MP a t m MP a 极鞍 I 3 0 0 2 3 陆 6 3 1 充填沙， 敷煤， 泥 岩 橙软 Ⅱ 3 0 P ≤6 0 0 2 3 s ≤0 5 3 3 6 3 1 49 8 8 泥页岩， 堞 Ⅲa 6 0 印 ≤1 0 0 0 5 3 ≤0 9 3 9 8 8 m≤1 4 6 5 中硬煤， 薄层页岩 较较 Ⅲb 1 0 即 ≤1 6 0 0 9 3 ≤t 5 3 1 4 6 5 R c ≤2 l 8 硬煤． 致密页岩 中硬 Ⅳ l 6 即 ≤3 2 1 5 3 S p 43 l 3 2 1 8 ≤4 0 致密页岩， 砂质页岩 呈 矍 I 竺 之 兰 竺 里里 星 竺 里 墨 兰 苎 堕些 维普资讯 ⑥ 一 7 煤矿机电 2 0 0 0 年第 5 期 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 0 0 5 0 0 5 4 0 4 综采工作面刮板输送机 的现状和发展趋势 罗庆吉 ， 石 国祥 煤 炭 科 学 研 究 函 面 西太 原0 3 0 0 0 6 摘要 论述综采工作面副板输送机国外水平和我 国现状， 探讨 了今后发展趋势。 关 键 词 坚 竺 堡 ； 现 状 ； 发 展 趋 势 中图分类号 T D5 2 8 一 ． 3 文献标识码 A 1前言 综采技术是长壁采煤系统 、支护 、 采煤 、 装载 、 运输及整体推进等作业全部机械化的生产技术，国 外通称为长壁工作面全盘机械化 F u l l Me c h a n i z a - t i o n o f L o n g wa l l F a c e 在近半个世纪的发展历程 中 ．它创造和保持了多项世界纪录，是当今世界最 先进的井工开采技术， 近几年在新技术革命影响的 牵动下 ，正发生着变革性的进步。目前全 自动化无 人采煤工作面的综采技术 ，是美 、德等国科研工作 的重要内容 综采设备是综采技术的核心部分， 工作面刮板 输送机是关键的综采设备之一 为迅速赶上世界综 采技术发展水平 ， 在我国综采发展 3 0周年之际 ， 分 析工作面刮板输送机的现状， 探讨其发展趋势，对 促进工作面刮板输送机及其他综采设备的发展， 有 一 定的参考意义。 2 国外水平 铠装工作面刮板输送机 Ar mo n r e d F a c e C o n v e y o r 是 1 9 4 0年德 国人发明的。5 0年代中期， 工作 面刮板输送机在液压支架在英 国研制成功后 ，与滚 筒采煤机一起，形成采、 支、运三机配套的综采设 以上矿压研究 主要成果对于液压 支架选型和 结构参数优化提供了宏观指导准则， 具有中国特色。 4 结语 本文简要综 述了我 国与液压支架有关 的综采 工作面矿压研究的若干进展。目 前在综采工作面矿 压研究方面正进入更深入的阶段 ，重点集 中于放顶 p g 冯 、 菱 ／2 ， 煤矿压研究 ， 放顶煤工作面顶煤和围岩分类 、 放顶煤 液压支架选型；顶煤和顶板破碎机理及放顶煤工作 面支架参数优化研究 ， 并已取得初步成果。 作者简介 史元伟 1 9 3 6 一 ， 男． 研究员， 博士生导师。 1 9 6 5年 毕业干北京矿业学院采矿 系，原煤炭科学研 究总院北京开采 所主任工程师， 发表论 文数十篇 收稿 日期 2 0 0 0一o 8 0 9 维普资讯