井工二矿综采工作面液压支架初撑力实测分析

摘 要：初撑力是液压支架的主要技术参数之一，其值达到设计要求是保证工作面支护质量的关键因素，加强支架初撑力管理是确保顶板安全前提保障，本文通过对井工二矿21109工作面液压支架初撑力的实测及分析，提出了初撑力管理方案。

关键词：液压支架；初撑力；顶板控制

支架初撑力是液压支架的重要性能参数，采煤面发生的顶板事故多数由支架初撑力不足导致，常见的有压垮型、漏冒型和推垮型事故。合理的支架初撑力，可预防顶板离层、端面冒顶、增加割煤循环内平均支撑力、降低顶板下沉、压实压紧浮煤浮矸、提高支护体整体刚度、加强主动支撑。设计科学的初撑力，可有效改善支架—围岩的关系。因此，加强对支架初撑力的管理，对于确保工作面顶板安全意义重大。

1 工作面概况

21109工作面长度为320m，设计推进长度为1550m。工作面西边21108工作面（已采），北边为安太堡露天矿边帮保护煤柱，南边为9煤辅运大巷，东边为21113工作面，上部为9煤29209、29210工作面采空区。21109工作面所采煤层为石炭系上统太原组11#煤层，煤层产状平缓，裂隙较发育，煤厚平均3.49m，煤层倾角平均2.0°。1顶板以泥岩、泥灰岩、及粉砂岩为主，岩性较致密，厚度平均3.70m；底板为褐色粉砂岩，岩性较致密，厚度平均4.60m。工作面从切眼推进1207m揭露一陷落柱，影响割煤长度10m。

工作面布置ZFY12000/23/40D型中间架174架，支架设计初撑力7917KN，额定工作阻力12000KN，两者比率为66%。

2 液压支架初撑力实测结果及原因分析

2.1 液压支架初撑力实测结果

工作面在从初采结束开始，经历了正常回采阶段、过陷落柱阶段。正常阶段初撑力主要分布在4000～6000KN之间，平均初撑力为5012.3KN，为额定工作阻力的41.8%。过陷落柱阶段初撑力主要分布在3000～5000KN区间，平均初撑力为3999.2KN，为额定工作阻力的33.4%。

过陷落柱阶段，受陷落柱周围松散煤岩体影响，顶底板均较为破碎，顶板难以形成承载结构，加之初撑力较低，顶板周期来压时，支架阻力呈现出急剧增阻状态、安全阀开启，支架阻力难以控制顶板过早离层、顶板下层严重。根据《采煤机械化成套设备参考手册》中选用掩护式支架的工作面一般初撑力为额定工作阻力的65%～75%的要求，工作面支架初撑力离此要求还相差甚远。

2.2 工作面初撑力低的原因分析

2.2.1供夜系统压力不稳定

乳化液泵站额定压力31.5MPa，这也是支架初撑力的依据设计。实际操作中，为防止工作面支架液压胶管破裂，泵站的调定压力值常小于设计要求，现场实测时，读数从18MPa变化到30MPa，压力系统不稳定。

2.2.2.移架速度快、升柱時间短

为追求高产，通常割煤时煤机牵引速度较快，为及时支护暴露顶板，移架速度相应提高，少降快移的操作方式使得支架立柱升起未达到初撑压力设计值就立即停止供液。

2.2.3供液距离远、系统的压力损失大

设备列车上的乳化液泵站供液至320m的工作面，供液距离较普通面长、管路沿程压力损失大，加上安装在支架上的各类阀口和接头处的压力损失，加大了供液系统的压力损失。

2.2.4支架工操作因素

支架工在操作时，为追求每循环产量，片面加快追机移架速度，而支架的压力表通常安装在立柱底部，由于煤尘大、视线模糊，以及快降快移思维引导，支架工将立柱升起时很少俯身看支架压力表，升柱刚刚接顶便停止供液，造成支架初撑压力很难达到设计值。

2.2.5架型大、初撑用时增长

工作面液压支架架型为两柱掩护式，额定工作阻力12000KN，立柱缸径410mm，阻力大、缸径大，立柱升起时由低压增至设计值的时间必然比小缸径支架增长，实践操作中注重追机移架，这样支架初撑力更难达到合格。

3 提高工作面初撑力方法及途径

3.1 保持供液系统压力稳定

乳化液泵站额定压力31.5MPa，为保证长距离供液系统的稳定性以及支架升起时很快能够达到额定初撑力，在高压、大流量的情况下，需加强泵站的维护管理，确保供液系统稳定可靠。当顶板条件变差对于初撑力要求较高，而供液系统压力无法满足时，可采用增压装置提高初撑力，从而保证支护质量、确保回采安全。

3.2 降低供液管路压力损失

主要包括降低沿线压力损失和局部压力损失两方面，尽量使管路长度减小降低沿线阻力损失，尽量使胶管尽量平直、减少弯曲段，最好不要有接头截面突然变化现象发生，最大限度的降低局部压力损失。

3.3 保證供液时间

工人操作时尽量保证支架接顶严实、初撑有力合格达标时再停止供液。

3.4 规范工人操作行为

安装顶板压力监测系统，采用大屏幕数显压力采集器动态监测支架压力，对支架工进行严格的操作规程教育，实现标准化操作，减少人为因素的影响，必要时增加支架工数量。

4 结语

液压支架初撑力是采煤工作面顶板管理的重要环节，其值大小对于直接顶的稳定和破坏、支架与围岩的平衡关系以及支架的工作状态至关重要。合格有效支架初撑力在控制顶板过早离层、改善顶板状态、确保支护效果、防止顶板事故的发生等方面发挥着重要的作用，因此，重视支架初撑力、加强支架初撑力管理是保证工作面安全高效生产的必备条件。

参考文献：

[1] 王云海.初撑力与顶板管理[J].河北煤炭，1997（4）：60-61.

[2] 窦子明，沈立山，尹华茂.浅谈液压支架初撑力[J].煤矿机械，1995（2）：19-20.

作者简介：

张龙哲（1977-），男，辽宁抚顺人，2007毕业于中国矿业大学采矿工程专业，现任井工二矿生产技术部主管，从事煤矿生产及技术管理工作。