梁北矿“三软”“双突”煤层5m大采高液压支架选型

第１２卷第６期（总第７９期）　２００７年１２月　煤矿开采　Ｖｏ１．１２　Ｎｏ．６（Ｓｅｒｉｅｓ　Ｎｏ．７９）　ＤｅｃｅＩＩｌｂｅｒ　２０ｏ７　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　梁北矿“三软”“双突”煤层５　ｍ大采高液压支架选型　孟二存　（煤炭科学研究总院开采设计研究分院，北京１０００１３）　［摘要］　梁北矿为双突矿井，煤层为典型“三软”煤层（顶软、煤软、底软）。通过对煤层　具体分析，采用两柱大采高掩护式液压支架，在液压支架结构上采用伸缩梁和抬底结构，解决了煤壁　片帮和支架扎底的难题。　［关键词］　双突；掩护式；伸缩梁；片帮　［中图分类号］ＴＤ３５５．４２　［文献标识码】Ｂ　［文章编号】１００６－６２２５（２００７）０６４３０２６－０２　Ｌｅｅｔｏｔｙｐｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒｅｄ　Ｓｕｐｐｏｒｔ、ｖｉｔｈ　５　ｍ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｈｅｉｇｈｔ　ｆｏｒ“ＳＯｆｔ　Ｒｏｏｆ．Ｓｏｆｔ　Ｃｏａｌ　ａｎｄ　Ｓｏｆｔ　Ｆｌｏｏｒ’’Ｃｏａｌ　Ｓｅａｍ　ｗｉｔｈ　Ｃｏａｌ　ａｎｄ　Ｇａｓ　Ｂｕｒｓｔｉｎｇ　Ｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎ　Ｌｉａｎｇｂｅｉ　Ｃｏｌｌｉｅｒｙ　１煤层地质条件　２支架架型的选择　梁北矿为双突矿井，主采的二　煤层为典型　根据梁北地质条件，两柱掩护式液压支架和四　“三软”煤层（顶软、煤软、底软），埋深达６６０　柱支撑掩护式液压支架都可以使用，但对大采高支　～７８０ｍ。二。煤层赋存于二迭系下统山西组底部，　架，两种支架各有优缺点。　煤层厚度０～１０．７９ｍ，平均４．１８ｍ，一般３～６ｍ。　两柱掩护式液压支架由于具有结构及液压系统　在梁北矿井田内具有东厚西薄的特点，其变化形式　简单，操纵方便，降、移、升循环速度快，工作可　主要是煤层底板起伏较大。煤层硬度系数为ｆ＝　靠，不存在前后排立柱升降不同步的憋卡现象等特　０．１５～０．２５，全层松软，煤层结构简单。煤层倾角　点，所以被广泛应用在综采工作面。　为８～１５。，平均１２。左右。　目前我国综采工作面中两柱掩护式支架使用率　煤层顶底板条件如下：　为４０％左右。２０世纪７０年代中期以后，德国全力　（１）伪顶位于煤层之上，含１～２层炭质泥　发展两柱掩护式液压支架，到９０年代掩护式液压　岩和黑色泥岩夹矸，厚度３００ｍｍ左右。回采后随　支架使用率达到６２％以上。目前美国、澳大利亚　煤层同时脱落。　综采工作面中使用的液压支架基本上为两柱掩护　（２）直接顶二　煤层直接顶主要是大占砂岩　式。从国外先进采煤国家发展情况可以看出，两柱　（Ｂ４），区内稳定，厚度０．４９～３６．２９ｍ，主要分布　掩护式支架是综采工作面支护设备的发展方向，并　在虎头山断层以南、０１７勘探线以西及０１３勘探线　可为煤炭企业带来更大的经济效益。　一带，占井田面积６６％，岩性为中～粗粒砂岩，　两柱掩护式支架和四柱支撑掩护式支架对比有　岩石坚硬，．厂＝８～１０，节理裂隙不发育，岩体稳定　以下优点：　性较好，起伏变化较小。其余直接顶为泥岩和砂泥　（１）同等工作阻力，两柱掩护式支架支护强　岩互层，．厂＝４～６，层理发育，岩体稳定性较差。　度高于四柱支撑掩护式支架；　中～粗粒砂岩抗压强度为７５．４０～１０２．９０ＭＰａ，细　（２）同等支护强度，对于较破碎顶板，四柱　粒砂岩抗压强度为４３．８～６２．１　ＭＰａ。顶板在采动后　支撑掩护式支架后柱容易出现不受力或受力减小，　随支架前移自动垮落。　支架后部冒空情况，甚至出现后柱受拉的现象，导　（３）底板多为泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩　致支架实际支护强度降低，支护效果不好；对于两　或细砂岩、泥岩互层，岩体稳定性差，起伏变化　柱掩护式支架由于平衡千斤顶能够调节顶梁合力作　大，抗压强度为１７．３０～３０．６ＭＰａ，为不稳定底板。　用的位置，能较好地适应工作面顶板压力变化情　［收稿日期］２００７—０７—０９　［作者简介］孟二存（１９６６一），男，山西怀仁人，高级工程师，从事液压支架研究工作。　２６　维普资讯 http://www.cqvip.com 孟二存：梁北矿“三软…‘双突”煤层５ｍ大采高液压支架选型　２００７年第６期　况；　（３）两柱掩护式支架比四柱支撑掩护式支架　对煤层适应性强；　（４）同等配套条件下，两柱掩护式支架的运　输长度比四柱支撑掩护式支架短。　根据地质条件和以上对比分析，建议选用两柱　掩护式支架。　３防片帮与防扎底　３．１　防片帮　梁北矿煤层硬度系数ｆ＝０．１５～０．２５，全层松　软，大采高工作面必须解决煤壁片帮问题，在支架　设计和采煤工艺上要充分考虑。　（１）支架采用伸缩梁和二级护帮机构　在支　架设计时考虑对煤壁上部及时支护，在结构上采用　伸缩梁，在采煤机过后，及时拉架，拉架后伸出伸　缩梁顶住上部煤壁，护帮板打开及时护上煤壁防止　片帮。护帮板采用二级，支护面积大，可以有效地　支护１９００ｍｍ高度。　（２）减小项板对煤壁的作用力　采用两柱支　架，立柱有对顶板向前的作用力，平衡千斤顶在支　架承载时通过承受拉压力的变化起到调节支架合力　的作用位置、改善顶板控制效果。当顶板比较完　整，顶梁后部压力较大，需较大承载及切顶能力　时，平衡千斤顶承受拉力，并将支架合力作用位置　后移，增大支架后部承载及切顶能力。当顶板较破　碎，顶梁前部压力较大，需较大承载能力时，平衡　千斤顶承受压力，并将支架合力作用位置前移，增　大支架前部承载能力。支架采用整体顶梁进一步加　大支架前部的承载能力。通过立柱、平衡千斤顶、　顶梁的作用，减小顶板对煤壁的作用力，对防止片　帮起一定作用。　（３）采煤工艺　由于煤体很软，因此采煤工　艺采取沿顶采，留底煤，严格控制采高。采煤可以　采用特殊工艺，比如先采上部后采下部，及时移架　等措施。支架为了配合采煤工艺，支架前后留有双　人行通道，在移架后，支架前部留有人行通道，采　煤机操作工可以从前面行走。　３．２　防扎底　梁北矿底板多为泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩或　细砂岩、泥岩互层，抗压强度在１７．３０～３０．６ＭＰａ　之间，岩体稳定性差，起伏变化大。因此，为防支　架扎底在支架设计时采取了如下措施：　（１）采用抬底机构　如图１所示。支架抬底　机构可以在支架前移时，抬起底座前部使支架移动　图１　抬底机构　顺利。既可以防止扎底，也可以解决防止底板不平　时，支架移动困难的问题。　（２）支架设计优化，减一Ｊ、底座前端比压通　过支架四连杆优化和结构优化，减小底座前端比　压，工作阻力６０００ｋＮ的支架，底座前端比压为　１．２９～３．２６ＭＰａ。比底板抗压强度１７．３０～　３０．６ＭＰａ小很多，一般不会扎底。　４　ＺＹ６０００／２５／５０型两柱掩护式液压支架　４．１支架结构　支架结构如图２所示：支架为整体顶梁带伸缩　梁，护帮板为二级护帮板，底座设有抬底机构，双　前连杆，双后连杆。　图２　ＺＹ６０００／２５／５０型两柱掩护式液压支架　４．２　支架主要技术参数　ＺＹ６０００／２５／５０型两柱掩护式液压支架高度　（最低～最高）２．５～５．０　Ｉｎ；宽度（最小～最大）　１．４３～１．６　Ｉｎ；中心距１．５　Ｉｎ；初撑力５０６７　ｋＮ；工　作阻力６０００　ｋＮ；对底板比压（前端）１．２９～３．２６　ＭＰａ；支护强度０．８１～０．８７　ＭＰａ；移架步距　８００ｒａｍ；泵站压力３１．５　ＭＰａ；操作方式本架。　［责任编辑：邹正立］　２７