開采復(fù)合煤層綜采工作面液壓支架底板比壓淺析

李昌鍵

（沈陽焦煤股份有限公司林盛煤礦，遼寧 沈陽 110108）

1 工作面概況

林盛煤礦西一區(qū)502綜采工作面走向長度800m，傾斜長度152m，回采5#煤層。5煤為復(fù)合煤層，煤層分為三層，由上至下第一層煤層厚度0.6～1.0m，平均厚度0.8m，其下為泥巖夾矸，平均厚度0.2m，第二層煤層厚度0.2～0.5m，平均厚度0.4m，其下為泥巖夾矸，平均厚度0.4m，第三層煤層厚度0.1～0.7m，平均厚度0.4m。視密度：1.29t/m3。煤層傾角為∠24°～45°，平均傾角為26°。工作面頂板支護(hù)采用ZY5000/08/18型掩護(hù)式液壓支架。工作面高度按所采5煤一層、二層高度選擇，采高控制在1.3m。

2 液壓支架結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)

該液壓支架主體結(jié)構(gòu)部件有：頂梁、掩護(hù)梁、前后連桿、推桿、底座等。液壓支架底座的常見結(jié)構(gòu)形式分為整體式底座和分體式底座。分體式底座由左右兩個(gè)部分組成，優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)底板變化的能力較強(qiáng)，有利排矸，但穩(wěn)定性和適應(yīng)軟底板較差。整體式底座是用鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，不易變形，其中底封式與底板接觸面積大，底板比壓??；缺點(diǎn)是底座中部排矸性能較差，底開式則排矸性較好。本液壓支架底座為整體剛性分底式底座，中檔底板全開檔，中檔后部上方為箱形結(jié)構(gòu)，推移千斤頂安裝在箱形體之下，整體剛性底座立柱柱窩前設(shè)計(jì)有過橋，提高了底座的整體剛性和抗扭能力。

表1 ZY5000/08/18掩護(hù)式液壓支架主要技術(shù)特征表

3 煤層力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)

5煤下方第二層泥巖夾矸石取樣，送到東北煤田地質(zhì)局沈陽測試研究中心進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)?？紤]到工作面在生產(chǎn)過程中，水的侵蝕作用、巖石風(fēng)化等都有可能使底板巖石達(dá)到飽和狀態(tài)，抗壓強(qiáng)度降低。因此，對(duì)巖樣進(jìn)行飽和狀態(tài)和干燥狀態(tài)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

表2 5煤層力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)報(bào)告

4 底板比壓性能驗(yàn)算

合理的選擇支架對(duì)底板的最大比壓，是支架選型中一個(gè)很重要的指標(biāo)，特別對(duì)于底板松軟的工作面更為重要，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行測定和計(jì)算。計(jì)算公式如下：

式中：q—通過試驗(yàn)實(shí)測底板的最小抗壓入強(qiáng)度，（2210N/cm2）；K1—底板載荷集中系數(shù)，一般取3；K2—灑水飽和影響系數(shù)，一般取1.2～1.6；qm—液壓支架對(duì)底板的最大比壓，（290N/cm2）。q>qm·K1·K2=290×3×1.6=1392N/cm2=13.92MPa 通過力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)和性能驗(yàn)算得出，本工作面第二層煤層下方泥巖夾矸最小抗壓強(qiáng)度為22.1MPa＞13.92MPa。

5 結(jié)語

西一區(qū)502綜采工作面5煤第二層煤層下方泥巖夾矸石采樣進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，通過性質(zhì)驗(yàn)算進(jìn)行底板比壓。液壓支架對(duì)底板比壓小于底板最小抗壓強(qiáng)度，該工作面使用ZY5000/08/18型掩護(hù)式液壓支架滿足工作面支護(hù)強(qiáng)度需求。通過現(xiàn)場實(shí)際采煤活動(dòng)測定，整個(gè)周期來壓期間，未出現(xiàn)底板壓碎和液壓支架底座鉆底現(xiàn)象。5煤第二層煤層下方泥巖夾矸石作為底板能夠保證工作面安全生產(chǎn)。