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泰安市佰信达矿业设备有限公司 |
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| 地 址： |
泰安市岱岳区青春创业园内 |
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| 手 机： |
13854847709 |
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15165483700 |
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| 联系人： |
刘经理 |
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| 邮 箱： |
kdkyjx@163.com |
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| 网 址： |
www.kdkyjx.com |
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| 单体液压支柱工作面支护现状的观测与研究 |
| 2008-12-31 16:13:59 |
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朱庄 煤 矿 3449工作面煤厚平均2.3m，倾角5一90，直接顶为灰、深灰色泥岩，块状，厚1.5一2.Om，老顶为灰色砂质泥岩，厚约3.0m，往上依次为细耪岩，粉砂岩及闪长岩;伪底为0.05m左右的灰黑色泥岩，直接底为灰黑色泥岩及粉砂岩，厚度2.0一3.0m，含植物根茎化石，老底为灰白色细中粒砂岩，厚度3.0一5.0m，其下为灰黑色砂质泥岩。344 9工 作 面采用爆破落煤，采用DZ20和DZ25两种形式
的单体液压支柱配合HDJA一1000金属铰接顶梁支护顶板，齐梁齐柱走向棚布置，一梁一柱后定位，柱距600mm，排距l000mm，自2002年9月开采以来，没发生冒顶、垮棚事故。
1 现场实测
对 344 9工 作面的支护现状作了长期的观察和测量，取得了大量的实测数据。见表 1
从 表 1 看出:二次补液前，支柱初撑力平均为7.29MPa/棵，补液后，支柱初撑力平均为8.87 MPa/棵，分别为支柱额定工作阻力(31.4MPa)的23.2%和28.2%. 3449工作面顶板支护存在以下几方面的问题:
(1) 初撑 力 低，普遍不达标;(2)工作阻力远远小于支柱额定工作阻力，支护效能偏低;(3)支护密度偏大。
2 问题分析
2.1 支柱初撑力低
Fjv 二K Pn D2/4
式中:Fvj一初撑力;K一 泵 压 有效利用系数;
P一 泵 压 ;
D一 单 体 支柱活柱直径，100mm,
支柱 初 撑 力与泵站压力、泵压有效利用系数成正比，从现场实测数据来看，工作面支柱初撑力一般为55一65kN，远低于规程要求的90kN(相当于11.57MPa)的标准，原因如下:
(1) 泵 压有 效利用系数
朱庄 矿 目 前使用的高压输液管额定压力一般为28MPa,34MPa，实际上达不到这个压力就出现管子破裂现象。由于3449工作面的泵站位置比工作面要低，其泵站压力调整为20MPa，单枪注液时K二0.25，多枪注液时K=0.5左右，若系统漏液时压力损失更大。影响系统压力损失的因素还有管路太长、弯道多、注液枪无密封圈、截止阀部分关闭等。
(2) 操 作 质量差
在生 产 现 场，工人常常是在支柱刚接触到顶梁就停止注液，支柱没有足够的初撑力。
操作 质 量 差的原因:①工人主观意识上对加强支柱初撑力的重视程度不够;03449工作面底板表面有一层厚度分布不均的含碳量很高的“软研”，其下为产状不稳定比较坚硬的岩石，在支柱撑力的作用下，产生一个使柱脚下滑的分力，使支柱歪斜，达不到支柱横竖成行的要求，质量验收不能过关，因而，工人“不敢”给支柱加足初撑力。
2.2 支护密度偏大
目前 ， 工作 面使用的支护密度仍然沿袭过去金属摩擦支柱的柱排距，由于单体液压支柱的支撑力比金属摩擦支柱的支撑力要大得多，故工作面的单体液压支柱的数量偏多，支柱效能发挥不足。
(34 49 工 作面作业规程》规定:柱距600土100nan，排距为100(}土l00mm，支护密度n=1.67棵1时(不考虑老塘放顶线侧密集支柱，以下同)，支柱支撑力在正常回采与周期来压期间分别为9.38 MPa和11.64 MPa，分别是其额定工作阻力的37.5%和46.5%，其效能利用率达不到50%。如果将支柱支撑效能提高到60%，即支柱工作阻力平均为l50kN/棵(相当于19MPa)，只要n=1.33棵/m2的支撑密度就能满足3449工作面的安全需要。但是，由于岩石本身存在着节理和裂隙，并非一个致密的整体，尤其是工作面在周期来压期间，顶板比较破碎，压力大，过分地减少支护密度在“护”的方面就难于保证安全。现场实际观测和试验证明:在3449工作面的
顶板条件下，将柱距增大至700 t 100nnn，即支护密度由n= 1.67棵1心下降至n=1.43棵/时，不仅能在一定程度上提高支柱的工作效能，而且能有效地保证工作面回采安全，是
比较合理的。
2.3 支护系统刚度差
(1) 344 9 工作面直接底为泥岩及粉砂岩，灰黑色，岩性较软，其上有一层厚度不均的灰黑色泥岩，支柱钻底较为严重，顶板下沉量大，由于支柱钻底，同样也造成支柱初撑力偏低。
(2) 初撑 刚 度低是导致支柱初撑力低的原因之一，另一方面是初撑刚度虽然满足要求，但随着支柱的工作阻力的不断增大，支柱对底板比压就增大，第二排支柱、第三排支柱就可能出现插底现象，在这种底板条件下，支柱工作阻力就上
不去，必需进行二次注液。
3 对策探讨
(1) 提 高 泵站压力。使用较高质量的高压油管，将泵压调定在20MPa以上，克服液压系统的压力损失后，仍能满足生产和安全管理的要求。
(2) 完 善 液压系统，提高泵压有效利用系数K。提高K就意味着要降低管路的压力损失，而管路压力损失同管长、流速成正比，与管径成反比。实际生产中管径基本上是一定的，减少管径压力损失，只能从管长、流速上考虑。
目前 ， 朱庄 矿除综采工作面外，其它的液压泵站都是设在工作面运输机巷的外段，系统管路基本上在500m左右，如此长的管路造成的压力损失是不容忽视的。3449工作面的泵站设在机联上山的下口，更增加了上山高度额外的压力损失，为减少因管路长造成的压力损失，建议将泵站设在工作面的上风巷，距工作面SOm上下为宜，这样布置可以减少高压油管的占用量，并且泵站距工作面较近便于管理，风巷有轨道，能方便地随工作面的回采而向前移动。
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