成庄矿大采高支架使用实践与分析

摘要：文章通过分析成

庄矿5310大采高工作面ZY12000/28/62D型两柱支撑式掩护液压支架在正常回采过程中的使用效果，结合理论参数的计算，并依托在回采过程中矿压数据分析液压支架的适应性，为5304大采高工作面及其他工作面的支架选型提供理论依据和技术保证，为成庄矿大采高工作面的配型安装提供宝贵经验。

关键词：成庄矿；大采高工作面；支架选型；矿压监测；工作阻力；液压支架 文献标识码：A

中图分类号：TD355 文章编号：1009-2374（2015）22-0164-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.081

本文主要结合成庄矿5310大采高首采工作面各阶段回采过程中对ZY12000/28/62D型两柱支撑式掩护液压支架的载荷估算，实际监测数据统计进行总结分析，为5304大采高支架选型提供依据。

1 5310大采高支架大采高工作面的载荷计算

利用公式F=（4～8）×H×R×g×S1可得支架的载荷能力，对比综采放顶煤，实际是按照上覆岩层8倍采高重力计算，而我矿5310大采高所采用的是4～8倍采高的上覆岩层的重力的中间值，即6倍采高重力计算。

此公式依据为：上覆岩层跨落高度Dh=采高H/k-1，其中k为碎涨系数，区间为1.25～1.5，因此可得上覆岩层跨落高度Dh=（2～4）H，结合老顶初次来压和周期来压，实际支架所承受的上覆岩层的重力为实际重力的2倍，可得F=2（2～4）f。

按照6倍采高重力计算，可得5310工作面支架的工作阻力，如表1所示：

按照8倍采高重力计算，可得5310工作面支架的工作阻力，如表2所示：

按照载荷计算支架的工作阻力，现在的12000kN的支架是能够满足工作的正常需要。

2 对大采高工作面进行不同阶段的矿压监测

结合5310工作面初采、回采正常阶段矿压监测数据分析老顶来压是支架的适应性，根据以下公式分析：老顶来压分析以支架的平均循环末阻力与其均方差之和作为判断顶板来压的主要指标。数据计算的公式为：

式中：

——循环末阻力平均值的均方差，代表数据的离散程度

n——实测循环数

——各循环的实测循环末阻力

——循环末阻力的平均值，即：

顶板来压依据：

2.1 初采期间老顶来压分析

各支架来压判据计算结果如表所示：

2.2 正常回采阶段老顶来压分析

各支架来压判据计算结果如表4所示：

综合各阶段监测，5310工作面老顶来压最大的阶段在正常回采阶段，P=8775.75kN，因此从安全的角度考虑，工作面的支架应该有15%～20%的富余量，因此选型的支架应该在10248.0375～10931.24kN是安全的，所以选用12000kN支架是安全的。

3 初撑力确定

支架的初撑力对直接顶的稳定性和破坏程度及围岩的平衡程度起着决定性的作用，因此大采高的初撑力确定为：

P=K（LKHγ+H2γcotφ/2）

式中：

LK——支架控顶距

H——顶板一次冒落的高度

γ——岩石容重

K——载荷系数

φ——顶板破断角

考虑到支架的防冲击性能及工作面供液效率、供液元件等影响，初撑力稍高于7665.4kN，因此7917kN支架是合理的。

实测工作面各阶段初撑力：

3.1 初采期间初撑力分析

该阶段支架的初撑力普遍过低，尤其是最小初撑力，几乎是刚刚接顶的载荷，同时，过低的初撑力也是大采高直接顶垮落期间的片帮、冒顶及隔段时间顶板离层破碎的原因之一。

3.2 正常回采阶段初撑力分析

考虑到支架的防冲击性能及工作面供液效率、供液元件等影响，初撑力稍高于7700kN，因此7917kN架是合理的。加强初撑力的管理，否则会出现直接顶的早期离层和破碎，致使支架不能通过直接顶的传递对老顶取得平衡而失去支架对顶板的有效支护，造成工作面冒顶、片帮等。

4 大采高液压支架架型选择

综合上述数据分析，采用ZY12000/28/62D型液压支架符合成庄矿大采高正常回采需求，具体参数见表7：

5 结语

（1）ZY12000/28/62D型液压支架工作阻力较高，安全阀开启次数少，适应性较强，能够满足大采高的正常回采。回采必须加强初撑力的管理，否则对顶板不能有效支护，造成工作面冒顶、片帮等；（2）使用电液控制支架动作，减轻了工人劳动强度，提高了工作效率；（3）支架上附带的EEP不能正确显示支架的工作阻力，同时显示的数据太小，在回采过程中，与立柱上安装的微表读数差异较大，需进一步改善。

作者简介：尹树林（1976-），男，四川绵阳人，太原煤气化集团公司龙泉煤矿工程师，硕士，研究方向：煤炭科技与应用。

（责任编辑：王 波）