梁北礦特厚煤層綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

梁北礦特厚煤層綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

1煤層頂頂條件梁北礦是雙軒煤礦。主采的兩個1級煤層為典型的“三軟”煤層（上部軟、下部軟、下部軟），埋深66070m。二1煤層賦存于二迭系下統(tǒng)山西組底部,煤層厚度0～10.79m,平均4.18m,一般3～6m。在梁北礦井田內具有東厚西薄的特點,其變化形式主要是煤層底板起伏較大。煤層硬度系數(shù)為f=0.15～0.25,全層松軟,煤層結構簡單。煤層傾角為8～15°,平均12°左右。煤層頂?shù)装鍡l件如下:(1)偽頂位于煤層之上,含1～2層炭質泥巖和黑色泥巖夾矸,厚度300mm左右?；夭珊箅S煤層同時脫落。(2)直接頂二1煤層直接頂主要是大占砂巖(B4),區(qū)內穩(wěn)定,厚度0.49～36.29m,主要分布在虎頭山斷層以南、017勘探線以西及013勘探線一帶,占井田面積66%,巖性為中～粗粒砂巖,巖石堅硬,f=8～10,節(jié)理裂隙不發(fā)育,巖體穩(wěn)定性較好,起伏變化較小。其余直接頂為泥巖和砂泥巖互層,f=4～6,層理發(fā)育,巖體穩(wěn)定性較差。中～粗粒砂巖抗壓強度為75.40～102.90MPa,細粒砂巖抗壓強度為43.8～62.1MPa。頂板在采動后隨支架前移自動垮落。(3)底板多為泥巖、砂質泥巖、炭質泥巖或細砂巖、泥巖互層,巖體穩(wěn)定性差,起伏變化大,抗壓強度為17.30～30.6MPa,為不穩(wěn)定底板。2兩柱自適應模式根據(jù)梁北地質條件,兩柱掩護式液壓支架和四柱支撐掩護式液壓支架都可以使用,但對大采高支架,兩種支架各有優(yōu)缺點。兩柱掩護式液壓支架由于具有結構及液壓系統(tǒng)簡單,操縱方便,降、移、升循環(huán)速度快,工作可靠,不存在前后排立柱升降不同步的憋卡現(xiàn)象等特點,所以被廣泛應用在綜采工作面。目前我國綜采工作面中兩柱掩護式支架使用率為40%左右。20世紀70年代中期以后,德國全力發(fā)展兩柱掩護式液壓支架,到90年代掩護式液壓支架使用率達到62%以上。目前美國、澳大利亞綜采工作面中使用的液壓支架基本上為兩柱掩護式。從國外先進采煤國家發(fā)展情況可以看出,兩柱掩護式支架是綜采工作面支護設備的發(fā)展方向,并可為煤炭企業(yè)帶來更大的經濟效益。兩柱掩護式支架和四柱支撐掩護式支架對比有以下優(yōu)點:(1)同等工作阻力,兩柱掩護式支架支護強度高于四柱支撐掩護式支架;(2)同等支護強度,對于較破碎頂板,四柱支撐掩護式支架后柱容易出現(xiàn)不受力或受力減小,支架后部冒空情況,甚至出現(xiàn)后柱受拉的現(xiàn)象,導致支架實際支護強度降低,支護效果不好;對于兩柱掩護式支架由于平衡千斤頂能夠調節(jié)頂梁合力作用的位置,能較好地適應工作面頂板壓力變化情況;(3)兩柱掩護式支架比四柱支撐掩護式支架對煤層適應性強;(4)同等配套條件下,兩柱掩護式支架的運輸長度比四柱支撐掩護式支架短。根據(jù)地質條件和以上對比分析,建議選用兩柱掩護式支架。3防清洗和防扎基3.1抗管制幫派梁北礦煤層硬度系數(shù)f=0.15～0.25,全層松軟,大采高工作面必須解決煤壁片幫問題,在支架設計和采煤工藝上要充分考慮。(1)采煤機拉架、護幫在支架設計時考慮對煤壁上部及時支護,在結構上采用伸縮梁,在采煤機過后,及時拉架,拉架后伸出伸縮梁頂住上部煤壁,護幫板打開及時護上煤壁防止片幫。護幫板采用二級,支護面積大,可以有效地支護1900mm高度。(2)頂梁受力分析采用兩柱支架,立柱有對頂板向前的作用力,平衡千斤頂在支架承載時通過承受拉壓力的變化起到調節(jié)支架合力的作用位置、改善頂板控制效果。當頂板比較完整,頂梁后部壓力較大,需較大承載及切頂能力時,平衡千斤頂承受拉力,并將支架合力作用位置后移,增大支架后部承載及切頂能力。當頂板較破碎,頂梁前部壓力較大,需較大承載能力時,平衡千斤頂承受壓力,并將支架合力作用位置前移,增大支架前部承載能力。支架采用整體頂梁進一步加大支架前部的承載能力。通過立柱、平衡千斤頂、頂梁的作用,減小頂板對煤壁的作用力,對防止片幫起一定作用。(3)特殊工藝的應用由于煤體很軟,因此采煤工藝采取沿頂采,留底煤,嚴格控制采高。采煤可以采用特殊工藝,比如先采上部后采下部,及時移架等措施。支架為了配合采煤工藝,支架前后留有雙人行通道,在移架后,支架前部留有人行通道,采煤機操作工可以從前面行走。3.2支架設計優(yōu)化梁北礦底板多為泥巖、砂質泥巖、炭質泥巖或細砂巖、泥巖互層,抗壓強度在17.30～30.6MPa之間,巖體穩(wěn)定性差,起伏變化大。因此,為防支架扎底在支架設計時采取了如下措施:(1)采用抬底機構如圖1所示。支架抬底機構可以在支架前移時,抬起底座前部使支架移動順利。既可以防止扎底,也可以解決防止底板不平時,支架移動困難的問題。(2)支架設計優(yōu)化,減小底座前端比壓通過支架四連桿優(yōu)化和結構優(yōu)化,減小底座前端比壓,工作阻力6000kN的支架,底座前端比壓為1.29～3.26MPa。比底板抗壓強度17.30～30.6MPa小很多,一般不會扎底。4zy6000.25.50型兩柱維修4.1支架結構支架結構如圖2所示:支架為整體頂梁帶伸縮梁,護幫板為二級護幫板,底座設有抬底機構,雙前連桿,雙后連桿。4.2初撐力及支護強度ZY6000/25/50型兩柱掩護式液壓支架高度(最低～最高)2.5～5.0m;寬度(最小～最