大傾角工作面支架穩定性分析及控制措施的研究
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摘要：文中以1205大傾角工作面為工程背景，分析了影響回采面液壓支架穩定性的影響因素，并提出了一些有針對性的支架穩定控制措施，以便為大傾角工作面液壓支架的穩定控制提供一些有益借鑒。
關鍵詞：大傾角煤層;液壓支架;穩定控制;影響因素
我國煤炭資源豐富，煤層賦存條件也比較復雜，其中在西部地區有超過60%的礦井開采有大傾角煤層。同時隨著煤炭開采強度以及開采時間的增加，淺部地質條件較好的煤炭資源日益萎縮，大傾角煤層的開采量逐漸增加[1-3]。綜合機械化開采是實現大傾角煤層經濟高效生產的重要前提，特別是對于工作面液壓支架的控制，成為制約大傾角煤層開采急需解決的問題[4-5]。大傾角煤層開采之后，液壓支架在自身重量作用下，支架出現下滑或者傾覆的可能性較大，回采工作面經常會出現支架下滑、咬架或者傾倒等問題。
1 概述
某礦1205主采2號煤層，煤層結構較為簡單，煤層裂隙較為發育，透氣性好，厚度在2.2～3.2m，平均厚度在2.8m，煤層埋藏傾角在26～42°，平均在34°。在煤層距離上部頂板0.5m左右賦存有厚度在30mm的泥巖，較為穩頂。2號煤層偽頂為粉砂巖，直接頂為厚度在1.8m泥質砂巖，基本頂為厚度在6.5m的中砂巖，呈現出灰白色。直接底為厚度在7m的粉砂巖，中間夾著有細砂巖，呈現黑灰色。現井下正在回采1206工作面位于一向斜左翼，回采面運輸巷沿著向斜軸掘進，回采工作面的地質構造較為復雜，發育有多條斷層。
2 液壓支架穩定性分析
2號煤層屬于大傾角煤層，液壓支架出現失穩的方式主要有傾倒、下滑以及扭斜等，影響支架穩定性的因素歸結起主要是兩個方面：一是回采面地質條件，二是液壓支架自身結構設計。開采煤層傾角、地質構造、媒體自身強度都會影響到液壓支架的穩定;液壓支架自身的初撐力、支架重心位置、支架形狀以及自身配備的防滑裝置都會影響到支架的穩定。
2.1 煤層賦存傾角
礦井開采的2號煤層傾角在26～42°，當回采工作面采用的液壓支架沿著煤層傾斜方向上產生的水平分向力超過支架底座與底板之間的摩擦力時，支架就可能出現下滑，當支架自身的重心點超過支架底座時，就可能會出現傾倒情況。在回采工作面實際生產過程中，由于受到支架立柱作用，液壓支架與煤層頂板之間的摩擦阻力往往較大，支架頂部不會輕易的出現異動。但是，當支柱的支撐力較小或者無支撐力時，液壓支架就會出現下滑?，F實生產過程中，回采面液壓支架的排列往往較為緊密，并且液壓支架受到頂梁以及側向護板的作用，但是支架的底座間的間隙往往較大，底座容易出現下滑，從而引起液壓支架向上出現傾倒。
2.2 煤層頂底板及支架受力情況
液壓支架與煤層頂底板接觸密切，當煤層頂板裂隙較為發育時，頂板在采用作用下容易出現下沉，伴隨著向下移動，則會引起液壓支架出現一定的后傾，導致支架出現傾倒。當頂板出現冒落時，液壓支架與頂板間的接觸消失，形成空頂，支架失去頂板力的作用，在自身的重力作用下會引起支架失穩。當頂板、底板的平整性較差時，會影響到支架與頂、底板間的接觸密切程度。當頂板不平整時，支架頂梁受力不均衡，頂梁容易出現臺階，嚴重時造成支架出現傾斜或者兩個不同支架出現咬架;當煤層底板不平時，支架底座受力不均衡，進而引起立柱受力，造成支架出現傾倒。同時頂、底板受到水作用，支架與頂、底板間的摩擦力降低，影響支架的穩定性。
2.3 支架位置
一般情況下，處于回采面中部的液壓支架排列往往較為緊密，支架受到臨近的支架作用力較強，在回采面兩端的支架往往一側沒有約束力作用，因此，回采面兩端的支架穩定性要較中間位置差?；夭擅嫔隙祟^支架容易出現向上傾倒，下端支架容易出現向下傾倒。沿著煤層傾斜方向上，回采面的回采高度出現變化時，煤層頂底板間不平行，上邊過度段的傾角增加，下端過渡段的傾角值降低，影響原有的支架受力狀態，支架的穩定性受到影響。
2.4 開采高度及支架結構類型
當煤層開采厚度較大時，對應的支架高度也較高，支架的重心位置也對應的偏高，支架的重量較大，液壓支架的底座變化大，支架穩定性降低。
3 支架穩定控制措施
3.1 液壓支架設計
在回采面液壓支架安裝初期就采用從工作面下端位置開始安裝依次往上進行。對于1205回采工作面來說，控制支架穩定的重點在于回采工作面的中上位置，因此，對于該位置的液壓支架，除了應安設必備的防傾斜裝置以外，在支架底座上還應安設水平調底防滑移裝置，在支架的頂梁上安設防倒裝置。同時在液壓支架底座與刮板輸送機之間安設防滑千斤頂，不僅可以增強刮板輸送機的穩定性，同時也可以提升支架穩定性。合理的提升液壓支架的初撐力以及工作阻力，選擇較大直徑的立柱，及時的對液壓支架進行維護，出現故障時及時進行修理，確保支架穩定。
3.2 采煤工藝
合理的確定回采面采煤工藝，對于大傾角煤層，可以采用偽斜開采方式布置回采工作面。采用這種回采面布置方式不僅可以增加液壓支架及其他回采面設備穩定性，還可以提升采煤機、刮板機等設備的穩定性。采用偽斜布置方式，煤層的實際傾角變小，同時可以給刮板輸送機產生一定的作用力，防止刮板輸送機出現下滑。在回采工作面液壓支架移架過程中，對于支架的測向護板以及平衡千斤頂應不斷的調整位置，以便支架頂梁以及底座與頂板、底板接觸良好，增加支架穩定。當支架出現傾斜趨勢時，應引起足夠的重視，在支架移架過程及時對支架的側護板及千斤頂位置進行調整，使得支架趨于穩定。
3.3 控制開采高度及支架移動
按照開采設計，嚴格的控制回采面采煤高度，不僅可以保證回采面綜采設備的穩定，而且還可以增加回采的推進速度，降低回采面空頂距離，減輕液壓支架工作載荷。保證液壓支架乳化液泵站有足夠的壓力，這樣不僅有利于提升支架的工作阻力以及支架初撐力，而且利于提升支架的整體穩定。在移動液壓支架時，應做到帶壓移架，同時還應做到少降快拉。
為了保證液壓支架頂梁及底座與煤層頂板及底板間的摩擦力，應提高采煤機的割煤質量，做到頂板、底板平整。在移動液壓支架之前，還應對底板進行清理，保證支架底座與底板之間可以緊密進行接觸?？刂坪没夭晒ぷ髅孢z漏的浮煤量、滲水以及其他液體的泄漏，保證支架與頂底板之間接觸面干燥，增加摩擦系數。
4 總結
大傾角工作面液壓支架的穩定性受到多種因素的綜合影響，受力較為復雜，導致回采面液壓支架出現因載荷變化而失穩的情況。液壓支架失穩的主要變形特征有下滑、傾倒、扭斜等，文中從煤層賦存傾角、煤層頂底板及支架受力情況、支架位置、開采高度及支架結構類型等方面分析了支架穩定的影響因素，并結合實際情況提出了支架穩定的控制措施。在回采面具體的推進過程中，應綜合考慮影響支架穩定的因素，并因地制宜的采用支架穩定控制措施，以便更好的促進礦井生產。
參考文獻：
[1]羅生虎，伍永平，解盤石，王紅偉，劉寶恒，李昂.大傾角大采高綜采工作面支架受載與失穩特征分析[J].煤炭學報，2018，43（12）：3320-3328.
[2]周凱.大傾角綜采工作面液壓支架穩定性控制措施及應用[J].煤炭技術，2018，37（08）：281-283.
[3]張健.大傾角綜放液壓支架整架結構穩定性分析及控制措施[J].煤炭科技，2018（02）：139-142.
[4]武會杰.大傾角煤層大采高工作面“支架—圍巖”相互作用機理[D].西安：西安科技大學，2018.
[5]趙奕磊.大傾角大采高液壓支架防倒防滑措施[J].煤礦機械，2018，39（05）：114-116.
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