大傾角仰(俯)采工作面支架失穩(wěn)機理及控制技術(shù)

1、大傾角仰（俯）采工作面支架失穩(wěn)機理及控制技術(shù)大傾角仰（俯）采工作面支架失穩(wěn)機理及控制技術(shù)1工程概況E1108工作面位于新集二礦550m開采水平東翼采區(qū)，井下標(biāo)高464.9~607.0m工作面走向長度944~935m平均940m傾斜長度拐點以里為110m拐點以外127m.工作面開采煤層為112煤，煤層為三層煤兩層夾矸的結(jié)構(gòu)，厚度2.2~3.6m平均厚度2.83m.煤層直接1工程概況E1108工作面位于新集二礦550m開采水平東翼采區(qū)，井下

2、標(biāo)高464.9~607.0m工作面走向長度944~935m平均940m傾斜長度拐點以里為110m拐點以外127m.工作面開采煤層為112煤，煤層為三層煤兩層夾矸的結(jié)構(gòu)，厚度2.2~3.6m平均厚度2.83m.煤層直接頂為泥巖，老頂巖層由下向上依次為細砂巖、薄煤層、泥巖、砂質(zhì)泥巖等，煤層直接底為泥巖，老底是細砂巖。煤層傾角10~45，平均37，屬于大傾角工作面。煤層褶曲發(fā)育，在走向上緩波狀起伏，沿煤層走向呈鍋底狀。工作面里段呈偽俯采、外段

3、呈偽仰采開采，最大俯采角度達42，最大仰采角度25。工作面傾向角度和走向角度的增大對工作面安全回采及保證回采產(chǎn)量帶來了較大影響。2液壓支架失穩(wěn)機理分析2.1支架技術(shù)參數(shù)E1108工作面設(shè)計選用的支架為ZZ76001838型支撐掩護式支架。2.2工作面“支架圍巖”關(guān)系分析煤層傾角是影響采場礦山壓力的主要因素之一。大傾角工作面的頂板不僅受支承壓力的作用而變形破壞，而且受傾斜方向重力分力的作用。因此，大傾角煤層的頂板不是沿法向移動，而是沿一條

4、逐漸接近重力作用方向的曲線移動，頂板越不穩(wěn)定，其移動曲線偏離法線越遠。頂板移動的法線分量對支架產(chǎn)生垂直作用力，有利于支架的穩(wěn)定。頂板移動的切向分量對支架產(chǎn)生側(cè)向力，導(dǎo)致支架傾倒。頂板運動方向與煤層法向夾角的變化對支架抗倒能力的影響是顯著的。頂板運動軌跡對支架的滑動穩(wěn)定性影響也很大。如果頂板運動一開始就完全沿重力方向，對于傾角達到45的煤層，支架的抗滑能力都很小[13].大傾角開采過程中，沿煤層傾斜方向，頂板的破壞呈“馬鞍型”分布，其中工

5、作面上端的頂板破壞區(qū)高度和范圍都大于下部。大傾角開采除了與一般工作面開采中遇到的難題外，還在以下兩方面影響支架的穩(wěn)定性：（1）頂板在工作面傾向方向上各個位置受力的不同導(dǎo)致了頂板的破碎程度不同，支架上方頂板移動會影響相鄰支架上方頂板的狀態(tài)，進而影響相鄰支架的受力狀態(tài)與穩(wěn)定性；（2）在工作面向前推進過程中，由于工作面傾角大，支架降架前移時，會因失去支撐點而偏斜或傾倒[45]。2.3工作面液壓支架力學(xué)分析2.3.1大傾角綜采工作面傾向支架力學(xué)

6、分析（1）支架自由狀態(tài)力學(xué)分析大傾角工作面，由于支架的自重分量及施加于頂梁上的推力（重力分力）等作用，支架在工作過程中常會出現(xiàn)沿傾向（支架橫向）下滑和傾倒現(xiàn)象。為推導(dǎo)方便，略去工作面輸送機與采煤機及鄰架對支架下滑的影響，單個支架自①提高支護阻力。理論分析和實踐經(jīng)驗表明，較大的支架工作阻力對保持支架穩(wěn)定性是有益的，因此，要保證泵站有足夠的壓力，支架安裝后，迅速施加較大的初撐力。大傾角回采時，支架的滑移主要是發(fā)生在卸載降架、移架的時候，此時

7、抗滑力僅以依靠支架自重，移架時采用“帶壓移架”的方式，做到“少降快拉”.②要保證較大的支架與頂?shù)装彘g的摩擦系數(shù)。煤層底板浮煤清理不徹底、頂板破碎、底板積水等，都會降低支架與頂?shù)装彘g的摩擦系數(shù)，因此，應(yīng)提高煤機截割質(zhì)量，確保頂、底板平整，移架前必須清理干凈架前浮煤，確保支架底座與底板嚴密接觸；頂板破碎時要做好超前支護，仰采時注意排水。③嚴格控制采高，適當(dāng)提高推進速度。控制采高可降低支架重心，有效保持支架的穩(wěn)定性；適當(dāng)提高推進速度，及時支護

8、，既可以有效控制冒頂和控頂距的增加，又可以減輕支架的壓力。④留設(shè)防滑平臺。在下端頭一定距內(nèi)割煤時適當(dāng)留底煤，是下端頭工作面坡度變小，成為防滑平臺。平臺既可以阻止運輸機下滑，又能保證運輸機機頭與轉(zhuǎn)載機的合理搭接高度。⑤用好側(cè)護板，減小相鄰支架間距。使用相鄰支架側(cè)護板來限位，移架時本架下側(cè)護打開，上方支架下側(cè)護收回，及時調(diào)整支架間距和方向，防止架間漏矸和支架歪斜。⑥加強頂板管理，每臺支架拉移到位后，支架頂梁與頂板要接實嚴密，出現(xiàn)漏頂或頂板不

9、平時，要將頂板接實，使支架充分接頂，支架受力均勻，避免發(fā)生空頂、漏頂、冒頂現(xiàn)象。⑦采取單向割煤方式，即采煤機自上而下割煤，自下而上清理浮煤、推移運輸機。移架方式以分段自上向下移架為主的，下端頭按照2#1#3#的順序移架。移架時將本架側(cè)護梁打開，下方支架側(cè)護梁打開，利用側(cè)護梁進行輔助調(diào)節(jié)移架，及時調(diào)整支架狀態(tài)。（3）工作面下端頭支架加裝端頭防滑裝置：端頭架三架采用軟連接設(shè)防倒防滑設(shè)施，1#架底座下側(cè)安裝油缸，采用錨鏈經(jīng)1#架底座后托與3#

10、架底座連接，移架前將油缸活塞桿伸出松開鏈條，移架后收緊活塞桿重新拉緊鏈條，防止1#架后尾下滑；采用將錨鏈連接到1#、3#架頂梁和1#、3#架底座前端，錨鏈中間加裝油缸，通過移架時伸出油缸活塞桿、移架后收緊活塞桿防止1#架頂梁下滑。（4）調(diào)底座千斤頂、頂梁和掩護梁側(cè)推千斤頂活塞腔加單向鎖。頂梁與掩護梁側(cè)推千斤頂分動。（5）局部煤壁片幫、頂板漏冒及時處理，以防止因片冒區(qū)擴大引起支架失穩(wěn)而造成倒架事故。（6）工作面頂板破碎、大傾角的情況下，必

11、要時可使用單體輔助移架，移架單體須支設(shè)牢靠，升壓時要實行遠控操作。（7）加強工程質(zhì)量管理，頂?shù)装逡钇?，煤壁、運輸機、支架要成直線，嚴禁出現(xiàn)局部滯后現(xiàn)象，確保支架的穩(wěn)定性。頂?shù)装宀黄?、起伏較大地點，適量挑頂或剎底回采，將工作面順平，保證工作面平直，避免工作面出現(xiàn)過大度數(shù)。（8）發(fā)現(xiàn)支架有倒架、咬架現(xiàn)象，須立即進行處理：①用單體支柱斜撐處理倒架、咬架：移架前在支架頂梁下沿沿支架傾倒的相反方向支設(shè)一根或多根單體支柱，調(diào)架單體要支設(shè)牢靠，升壓