基于“頂板-煤壁-支架”綜合評(píng)價(jià)的大采高支架工作阻力研究

婁金福 ，康紅普 ，高富強(qiáng) ，楊景賀 ，李建忠

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 資源與安全工程學(xué)院，北京 100083; 2.天地科技股份有限公司 開采設(shè)計(jì)事業(yè)部，北京 100013; 3.煤炭資源高效開采與潔凈利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(煤炭科學(xué)研究總院)，北京 100013)

基于“頂板-煤壁-支架”綜合評(píng)價(jià)的大采高支架工作阻力研究

婁金福1,2,3，康紅普2,3，高富強(qiáng)2,3，楊景賀2,3，李建忠2,3

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 資源與安全工程學(xué)院，北京 100083; 2.天地科技股份有限公司 開采設(shè)計(jì)事業(yè)部，北京 100013; 3.煤炭資源高效開采與潔凈利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(煤炭科學(xué)研究總院)，北京 100013)

針對(duì)6.0 m特大采高綜采工作面支架適應(yīng)性評(píng)價(jià)與工作阻力確定難題，基于大采高采場(chǎng)覆巖“懸臂梁-層間巖層-砌體梁”結(jié)構(gòu)模型，對(duì)6.0 m特大采高綜采工作面支架合理工作阻力進(jìn)行了確定，通過(guò)數(shù)值模擬和大比例尺采場(chǎng)相似模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)支架與圍巖控制適應(yīng)性進(jìn)行了驗(yàn)證和評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明，大采高綜采支架工作阻力的確定要以滿足頂板、煤壁等采場(chǎng)圍巖控制為前提，并需確保支架良好的位態(tài)。支架工作阻力不僅要能支撐垮落帶關(guān)鍵層“懸臂梁”破斷長(zhǎng)度內(nèi)的巖層載荷，還要能給斷裂帶下位巖層“砌體梁”結(jié)構(gòu)以平衡力。模擬結(jié)果表明，當(dāng)工作阻力低于10 000 kN時(shí)，支架處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，活柱下縮量較大，頂板及煤壁變形顯著;當(dāng)工作阻力高于11 000 kN時(shí)，采場(chǎng)圍巖及支架工況顯著改善，據(jù)此確定支架合理工作阻力為12 000 kN。生產(chǎn)實(shí)踐表明，試驗(yàn)工作面支架循環(huán)末阻力8 340～10 247 kN，安全閥開啟率低于5%，煤壁完整性較好，支架工作阻力滿足頂板支護(hù)及安全生產(chǎn)要求。……