开采复合煤层综采工作面液压支架底板比压浅析

李昌键

（沈阳焦煤股份有限公司林盛煤矿，辽宁 沈阳 110108）

1 工作面概况

林盛煤矿西一区502综采工作面走向长度800m，倾斜长度152m，回采5#煤层。5煤为复合煤层，煤层分为三层，由上至下第一层煤层厚度0.6～1.0m，平均厚度0.8m，其下为泥岩夹矸，平均厚度0.2m，第二层煤层厚度0.2～0.5m，平均厚度0.4m，其下为泥岩夹矸，平均厚度0.4m，第三层煤层厚度0.1～0.7m，平均厚度0.4m。视密度：1.29t/m3。煤层倾角为∠24°～45°，平均倾角为26°。工作面顶板支护采用ZY5000/08/18型掩护式液压支架。工作面高度按所采5煤一层、二层高度选择，采高控制在1.3m。

2 液压支架结构及主要参数

该液压支架主体结构部件有：顶梁、掩护梁、前后连杆、推杆、底座等。液压支架底座的常见结构形式分为整体式底座和分体式底座。分体式底座由左右两个部分组成，优点是适应底板变化的能力较强，有利排矸，但稳定性和适应软底板较差。整体式底座是用钢板焊接成的箱式结构，优点是整体性强，稳定性好，强度高，不易变形，其中底封式与底板接触面积大，底板比压小；缺点是底座中部排矸性能较差，底开式则排矸性较好。本液压支架底座为整体刚性分底式底座，中档底板全开档，中档后部上方为箱形结构，推移千斤顶安装在箱形体之下，整体刚性底座立柱柱窝前设计有过桥，提高了底座的整体刚性和抗扭能力。

表1 ZY5000/08/18掩护式液压支架主要技术特征表

3 煤层力学性质试验

5煤下方第二层泥岩夹矸石取样，送到东北煤田地质局沈阳测试研究中心进行力学性质试验。考虑到工作面在生产过程中，水的侵蚀作用、岩石风化等都有可能使底板岩石达到饱和状态，抗压强度降低。因此，对岩样进行饱和状态和干燥状态抗压强度试验。

表2 5煤层力学性质试验报告

4 底板比压性能验算

合理的选择支架对底板的最大比压，是支架选型中一个很重要的指标，特别对于底板松软的工作面更为重要，必要时应进行测定和计算。计算公式如下：

式中：q—通过试验实测底板的最小抗压入强度，（2210N/cm2）；K1—底板载荷集中系数，一般取3；K2—洒水饱和影响系数，一般取1.2～1.6；qm—液压支架对底板的最大比压，（290N/cm2）。q>qm·K1·K2=290×3×1.6=1392N/cm2=13.92MPa 通过力学性质试验和性能验算得出，本工作面第二层煤层下方泥岩夹矸最小抗压强度为22.1MPa＞13.92MPa。

5 结语

西一区502综采工作面5煤第二层煤层下方泥岩夹矸石采样进行力学性质试验，通过性质验算进行底板比压。液压支架对底板比压小于底板最小抗压强度，该工作面使用ZY5000/08/18型掩护式液压支架满足工作面支护强度需求。通过现场实际采煤活动测定，整个周期来压期间，未出现底板压碎和液压支架底座钻底现象。5煤第二层煤层下方泥岩夹矸石作为底板能够保证工作面安全生产。