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泰安市佰信達礦業設備有限公司 |
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泰安市岱岳區青春創業園內 |
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| 手 機： |
13854847709 |
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15165483700 |
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劉經理 |
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| 單體液壓支柱工作面支護現狀的觀測與研究 |
| 2008-12-31 16:13:59 |
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朱莊 煤 礦 3449工作面煤厚平均2.3m，傾角5一90，直接頂為灰、深灰色泥巖，塊狀，厚1.5一2.Om，老頂為灰色砂質泥巖，厚約3.0m，往上依次為細耪巖，粉砂巖及閃長巖;偽底為0.05m左右的灰黑色泥巖，直接底為灰黑色泥巖及粉砂巖，厚度2.0一3.0m，含植物根莖化石，老底為灰白色細中粒砂巖，厚度3.0一5.0m，其下為灰黑色砂質泥巖。344 9工 作 面采用爆破落煤，采用DZ20和DZ25兩種形式
的單體液壓支柱配合HDJA一1000金屬鉸接頂梁支護頂板，齊梁齊柱走向棚布置，一梁一柱后定位，柱距600mm，排距l000mm，自2002年9月開采以來，沒發生冒頂、垮棚事故。
1 現場實測
對 344 9工 作面的支護現狀作了長期的觀察和測量，取得了大量的實測數據。見表 1
從 表 1 看出:二次補液前，支柱初撐力平均為7.29MPa/棵，補液后，支柱初撐力平均為8.87 MPa/棵，分別為支柱額定工作阻力(31.4MPa)的23.2%和28.2%. 3449工作面頂板支護存在以下幾方面的問題:
(1) 初撐 力 低，普遍不達標;(2)工作阻力遠遠小于支柱額定工作阻力，支護效能偏低;(3)支護密度偏大。
2 問題分析
2.1 支柱初撐力低
Fjv 二K Pn D2/4
式中:Fvj一初撐力;K一 泵 壓 有效利用系數;
P一 泵 壓 ;
D一 單 體 支柱活柱直徑，100mm,
支柱 初 撐 力與泵站壓力、泵壓有效利用系數成正比，從現場實測數據來看，工作面支柱初撐力一般為55一65kN，遠低于規程要求的90kN(相當于11.57MPa)的標準，原因如下:
(1) 泵 壓有 效利用系數
朱莊 礦 目 前使用的高壓輸液管額定壓力一般為28MPa,34MPa，實際上達不到這個壓力就出現管子破裂現象。由于3449工作面的泵站位置比工作面要低，其泵站壓力調整為20MPa，單槍注液時K二0.25，多槍注液時K=0.5左右，若系統漏液時壓力損失更大。影響系統壓力損失的因素還有管路太長、彎道多、注液槍無密封圈、截止閥部分關閉等。
(2) 操 作 質量差
在生 產 現 場，工人常常是在支柱剛接觸到頂梁就停止注液，支柱沒有足夠的初撐力。
操作 質 量 差的原因:①工人主觀意識上對加強支柱初撐力的重視程度不夠;03449工作面底板表面有一層厚度分布不均的含碳量很高的“軟研”，其下為產狀不穩定比較堅硬的巖石，在支柱撐力的作用下，產生一個使柱腳下滑的分力，使支柱歪斜，達不到支柱橫豎成行的要求，質量驗收不能過關，因而，工人“不敢”給支柱加足初撐力。
2.2 支護密度偏大
目前 ， 工作 面使用的支護密度仍然沿襲過去金屬摩擦支柱的柱排距，由于單體液壓支柱的支撐力比金屬摩擦支柱的支撐力要大得多，故工作面的單體液壓支柱的數量偏多，支柱效能發揮不足。
(34 49 工 作面作業規程》規定:柱距600土100nan，排距為100(}土l00mm，支護密度n=1.67棵1時(不考慮老塘放頂線側密集支柱，以下同)，支柱支撐力在正常回采與周期來壓期間分別為9.38 MPa和11.64 MPa，分別是其額定工作阻力的37.5%和46.5%，其效能利用率達不到50%。如果將支柱支撐效能提高到60%，即支柱工作阻力平均為l50kN/棵(相當于19MPa)，只要n=1.33棵/m2的支撐密度就能滿足3449工作面的安全需要。但是，由于巖石本身存在著節理和裂隙，并非一個致密的整體，尤其是工作面在周期來壓期間，頂板比較破碎，壓力大，過分地減少支護密度在“護”的方面就難于保證安全。現場實際觀測和試驗證明:在3449工作面的
頂板條件下，將柱距增大至700 t 100nnn，即支護密度由n= 1.67棵1心下降至n=1.43棵/時，不僅能在一定程度上提高支柱的工作效能，而且能有效地保證工作面回采安全，是
比較合理的。
2.3 支護系統剛度差
(1) 344 9 工作面直接底為泥巖及粉砂巖，灰黑色，巖性較軟，其上有一層厚度不均的灰黑色泥巖，支柱鉆底較為嚴重，頂板下沉量大，由于支柱鉆底，同樣也造成支柱初撐力偏低。
(2) 初撐 剛 度低是導致支柱初撐力低的原因之一，另一方面是初撐剛度雖然滿足要求，但隨著支柱的工作阻力的不斷增大，支柱對底板比壓就增大，第二排支柱、第三排支柱就可能出現插底現象，在這種底板條件下，支柱工作阻力就上
不去，必需進行二次注液。
3 對策探討
(1) 提 高 泵站壓力。使用較高質量的高壓油管，將泵壓調定在20MPa以上，克服液壓系統的壓力損失后，仍能滿足生產和安全管理的要求。
(2) 完 善 液壓系統，提高泵壓有效利用系數K。提高K就意味著要降低管路的壓力損失，而管路壓力損失同管長、流速成正比，與管徑成反比。實際生產中管徑基本上是一定的，減少管徑壓力損失，只能從管長、流速上考慮。
目前 ， 朱莊 礦除綜采工作面外，其它的液壓泵站都是設在工作面運輸機巷的外段，系統管路基本上在500m左右，如此長的管路造成的壓力損失是不容忽視的。3449工作面的泵站設在機聯上山的下口，更增加了上山高度額外的壓力損失，為減少因管路長造成的壓力損失，建議將泵站設在工作面的上風巷，距工作面SOm上下為宜，這樣布置可以減少高壓油管的占用量，并且泵站距工作面較近便于管理，風巷有軌道，能方便地隨工作面的回采而向前移動。
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