高檔普采面單體支護強度影響因素分析

譚家貴

（華能云南滇東礦業(yè)分公司白龍山煤礦一井工程科，云南省 富源655508）

1 工作面概況

如下圖所示，為了盡可能的回收煤炭資源，020103高檔普采工作面采用工作面調(diào)面回采技術(shù)。但由于中部出現(xiàn)了一走向斷層，如何保障高檔普采面安全高效回采必然需對單體支護強度影響因素加以分析研究。

制頂板和預防發(fā)生冒頂事故，而現(xiàn)場決定支柱初撐力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是提高液壓泵站的壓力，其數(shù)值應使支柱的初撐力不低于額定初撐力的70%～80%，才能有效地控制頂板。

圖1 工作面調(diào)直預計示意圖

2 單體支護強度影響因素分析

單體液壓支柱工作面的支護參數(shù)主要是支護初撐力、支護密度和支護剛度。支柱對單位面積頂板提供的工作阻力為支護強度,支護強度的大小直接反映到礦壓顯現(xiàn)的程度,為了采場安全而正常生產(chǎn),必須保證工作面有足夠的支護強度。與支護強度密切相關(guān)的支護參數(shù)有支柱初撐力、支柱密度和支護系統(tǒng)剛度,三個主要參數(shù)愈大,工作面支護強度就愈大,對采場頂板管理愈有利。將從三個支護參數(shù)的限定作用分析研究某單體支護強度與頂板關(guān)系。

2.1 支柱初撐力影響

在支護密度與支護系統(tǒng)剛度一定的條件下,初撐力大,工作阻力達到最高值越快。對控制頂板來講,主動起作用的只有支柱的初撐力,初撐力的大小直接影響到工作面頂板下沉量,即:支柱的工作面阻力是在初撐力前提下由頂板壓出來的?？紤]到提高初撐力可以預防直接頂離層,可以使支柱更快地達到需要的工作阻力以平衡跨落帶巖重,因此,在工作面支護設(shè)計中必須增加支柱初撐力這個指標,并付之實施,從而更好地控

圖2 實測單體支柱工作阻力

某煤礦在工作面支護設(shè)計及現(xiàn)場打壓過程中,對初撐力注意不夠,從實測的單體支柱工作阻力來看，部分單體支柱實測時長期處于0MPa狀態(tài)，實測后退壓力表時支柱一碰就倒，十分危險。建議及時補壓、測壓、對壞單體及時更換、對單體液壓支柱實行雙管供液，高壓注液槍只在支柱的初撐階段使用，低壓注液槍可供支柱升柱,其它各千斤頂使用,與此同時確保泵站壓力是解決支柱初撐力不夠的根本途徑。

2.2 支護密度影響

進行工作面頂板控制設(shè)計時，一般先考慮可能施加給支柱的頂板力.再按需要與規(guī)定選取支柱的初撐力或按經(jīng)驗取支柱的平均工作阻力，從而計算出支柱密度。一般合理支護密度可用下式表示：

n-工作面合理的支護密度，根/m2

PT-工作面合理支護強度，KN/m2

（5-2？）圖5-2 某礦020103高檔普采面頂板來壓一覽圖

RT-工作面支護的實際能力，KN/柱

排距，m

柱距，m

確定合理的支柱密度關(guān)鍵是如何確定合理的支護強度PT和支柱實際的吏撐能力RT及合理支護強度的確定。合理的支護強度取決于對頂板的控制要求。其中包括防止直接頂離層破碎、減少煤層片幫和可能發(fā)生的頂板事故等。根據(jù)具體條件，控制的要求也不同，必須全面考慮，然后選取最大值作為依據(jù)，或選取相應的值作為分階段依據(jù)。

某礦020103面針對不同來壓階段采區(qū)了“三排、四排”不同支護密度處理，在一定程度上控制了機道垮冒及煤壁片幫現(xiàn)象，滿足安全高效生產(chǎn)需要。

2.3 支護系統(tǒng)剛度

支護系統(tǒng)剛度，是指支柱達到最大工作阻力之前的頂?shù)装逡平?。其中，包含有頂梁與背頂材料的壓縮量和支柱鉆底量等。

某礦采用金屬頂梁，一般認為是不可壓縮的。部分用木質(zhì)背頂材料，其壓縮率可達50%左右。另外底板巖層剛度也至關(guān)重要，當?shù)装遘浫鯐r，導致整個支護系統(tǒng)剛度降低，對控頂極為不利。某礦020103工作面中部由于地勢較低底板長期泡水，支柱扎入底板，支護效果得不到保證因此，必須穿鐵鞋就是這個道理，其余地段底板較硬。

結(jié) 語

（1）頂?shù)装逡平?、端面冒高、頂板臺階下沉量等都與工作面支護強度有關(guān)。也就是說，為了控制頂板處于良好狀態(tài)，要提高支護強度到一定水平。由于提高初撐力、支護密度和支護剛度都可以提高支護強度.因此、在生產(chǎn)過程中，如果出現(xiàn)頂板狀態(tài)參數(shù)過大，就要調(diào)整某一個或幾個支護參數(shù)，從而使工作面頂板能處于良好狀態(tài)，滿足安全生產(chǎn)。

（2）分析研究高檔普采面單體支護強度影響因素，為020103工作面安全高效開采提供技術(shù)保障，也為類似條件下工作面安全回采提供參考依據(jù)。

[1]錢鳴高，石平五.礦山壓力與巖層控制[M].中國礦業(yè)大學出版社,2003.

[2]徐永圻.采礦學[M].中國礦業(yè)大學出版社,2003.