成莊礦大采高支架使用實踐與分析

摘要：文章通過分析成

莊礦5310大采高工作面ZY12000/28/62D型兩柱支撐式掩護液壓支架在正常回采過程中的使用效果，結合理論參數的計算，并依托在回采過程中礦壓數據分析液壓支架的適應性，為5304大采高工作面及其他工作面的支架選型提供理論依據和技術保證，為成莊礦大采高工作面的配型安裝提供寶貴經驗。

關鍵詞：成莊礦；大采高工作面；支架選型；礦壓監測；工作阻力；液壓支架 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD355 文章編號：1009-2374（2015）22-0164-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.081

本文主要結合成莊礦5310大采高首采工作面各階段回采過程中對ZY12000/28/62D型兩柱支撐式掩護液壓支架的載荷估算，實際監測數據統計進行總結分析，為5304大采高支架選型提供依據。

1 5310大采高支架大采高工作面的載荷計算

利用公式F=（4～8）×H×R×g×S1可得支架的載荷能力，對比綜采放頂煤，實際是按照上覆巖層8倍采高重力計算，而我礦5310大采高所采用的是4～8倍采高的上覆巖層的重力的中間值，即6倍采高重力計算。

此公式依據為：上覆巖層跨落高度Dh=采高H/k-1，其中k為碎漲系數，區間為1.25～1.5，因此可得上覆巖層跨落高度Dh=（2～4）H，結合老頂初次來壓和周期來壓，實際支架所承受的上覆巖層的重力為實際重力的2倍，可得F=2（2～4）f。

按照6倍采高重力計算，可得5310工作面支架的工作阻力，如表1所示：

按照8倍采高重力計算，可得5310工作面支架的工作阻力，如表2所示：

按照載荷計算支架的工作阻力，現在的12000kN的支架是能夠滿足工作的正常需要。

2 對大采高工作面進行不同階段的礦壓監測

結合5310工作面初采、回采正常階段礦壓監測數據分析老頂來壓是支架的適應性，根據以下公式分析：老頂來壓分析以支架的平均循環末阻力與其均方差之和作為判斷頂板來壓的主要指標。數據計算的公式為：

式中：

——循環末阻力平均值的均方差，代表數據的離散程度

n——實測循環數

——各循環的實測循環末阻力

——循環末阻力的平均值，即：

頂板來壓依據：

2.1 初采期間老頂來壓分析

各支架來壓判據計算結果如表所示：

2.2 正常回采階段老頂來壓分析

各支架來壓判據計算結果如表4所示：

綜合各階段監測，5310工作面老頂來壓最大的階段在正常回采階段，P=8775.75kN，因此從安全的角度考慮，工作面的支架應該有15%～20%的富余量，因此選型的支架應該在10248.0375～10931.24kN是安全的，所以選用12000kN支架是安全的。

3 初撐力確定

支架的初撐力對直接頂的穩定性和破壞程度及圍巖的平衡程度起著決定性的作用，因此大采高的初撐力確定為：

P=K（LKHγ+H2γcotφ/2）

式中：

LK——支架控頂距

H——頂板一次冒落的高度

γ——巖石容重

K——載荷系數

φ——頂板破斷角

考慮到支架的防沖擊性能及工作面供液效率、供液元件等影響，初撐力稍高于7665.4kN，因此7917kN支架是合理的。

實測工作面各階段初撐力：

3.1 初采期間初撐力分析

該階段支架的初撐力普遍過低，尤其是最小初撐力，幾乎是剛剛接頂的載荷，同時，過低的初撐力也是大采高直接頂垮落期間的片幫、冒頂及隔段時間頂板離層破碎的原因之一。

3.2 正常回采階段初撐力分析

考慮到支架的防沖擊性能及工作面供液效率、供液元件等影響，初撐力稍高于7700kN，因此7917kN架是合理的。加強初撐力的管理，否則會出現直接頂的早期離層和破碎，致使支架不能通過直接頂的傳遞對老頂取得平衡而失去支架對頂板的有效支護，造成工作面冒頂、片幫等。

4 大采高液壓支架架型選擇

綜合上述數據分析，采用ZY12000/28/62D型液壓支架符合成莊礦大采高正常回采需求，具體參數見表7：

5 結語

（1）ZY12000/28/62D型液壓支架工作阻力較高，安全閥開啟次數少，適應性較強，能夠滿足大采高的正常回采。回采必須加強初撐力的管理，否則對頂板不能有效支護，造成工作面冒頂、片幫等；（2）使用電液控制支架動作，減輕了工人勞動強度，提高了工作效率；（3）支架上附帶的EEP不能正確顯示支架的工作阻力，同時顯示的數據太小，在回采過程中，與立柱上安裝的微表讀數差異較大，需進一步改善。

作者簡介：尹樹林（1976-），男，四川綿陽人，太原煤氣化集團公司龍泉煤礦工程師，碩士，研究方向：煤炭科技與應用。

（責任編輯：王 波）