小纪汗煤矿综采工作面支架选型分析

小纪汗煤矿综采工作面支架选型分析
作者：刘恩强
来源：《科技创新与生产力》 2018年第7期
摘要：为解决煤矿综采工作面液压支架选型问题，以小纪汗煤矿11217工作面为工程背景，先根据煤层条件确定支架支护高度为2.8~5.8m，再通过理论分析方法得出支架工作阻力为
13317kN，在此基础上结合相邻工作面矿压情况，确定了工作面支架型号为ZY15000/28/58D，
指出该研究为煤矿综采工作面安全高效开采提供了科学的依据。

关键词：矿井支护；工作面；液压支架；设备选型
中图分类号：TD355+.42文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2018.07.072
液压支架是一种维护采场空间的安全结构物，对工作面安全生产具有重要作用[1-3]。

以陕西华电榆横煤电有限责任公司小纪汗煤矿11217工作面为工程背景，对工作面液压支架进行了
选型分析，为工作面安全生产提供了理论支撑。

1小纪汗煤矿综采工作面概况
小纪汗煤矿11217综采工作面东邻11215工作面，西邻设计的11219工作面，南为2煤2
号辅运大巷，北为井田北边界。

11217综采工作面长度为325.4m，推进长度为5046.7m，该综采工作面所采煤层为2号煤层，煤种为长焰煤，普氏硬度系数为3，煤层厚度为3.52~6.32m，平均煤层厚度为4.92m，煤
层为缓倾斜煤层，倾角为1°~3°，走向为北北西，全区可采或大部可采，层位稳定，厚度变
化规律明显，结构简单，煤类单一，煤质变化小，没有对回采造成影响，属于全区基本稳定可
采煤层。

表1为煤层工作面顶底板情况表。

2液压支架选型的目的、影响因素和要求
液压支架选型的根本目的是使综采设备适应矿井和工作面的条件，投产后能做到高产、高效、安全，并为矿井的集中生产、优化管理和最佳经济效益提供条件，因此必须根据矿井的煤层、地质、技术和设备条件进行选择[4-5]。

影响液压支架选型的主要因素有顶板和底板岩性、煤层可采厚度、煤层倾角、煤层瓦斯气
体的体积分数等，支架选型时应该满足支护强度与工作面矿压相适应、支架架型结构与煤层赋
存条件相适应、支架支撑高度与工作面采高相适应、支架和底板比压与底板抗压强度相适应、
支架通风断面与工作面通风要求相适应以及支架与采运设备相配套等要求，此外还应具有良好
的经济性。

2.1支护高度分析
支架最大高度Hmax和最小高度Hmin分别由工作面最大采高Mmax及最小采高Mmin确定，
同时考虑一定的顶板冒落高度。

另外，在选择两柱掩护式支架的最大高度和最小高度时，应尽
可能考虑保持工作面煤层实际开采厚度范围与支架最佳工作高度范围一致。

确定支架最小高度
还要考虑矿井井下支架运输工具和辅助运输巷道断面的高度。

支架高度的计算公式为
Hmax≥Mmax+0.2m.（1）
Hmin≤Mmin-0.2m.（2）
式中：Hmax，Hmin分别支架最大高度和支架最小高度；Mmax，Mmin分别为工作面最大采高和工作面最小采高。

根据钻孔资料综合分析，取工作面最大采高Mmax=5.6m，支架最大高度Hmax=5.8m，即可满足要求。

综合分析，支架最大支护高度即为5.8m，采用双伸缩立柱，根据支架设计特点，确定支架最小高度Hmin=2.8m。

2.2支架支护参数分析
小纪汗煤矿2号煤层11217工作面支架支护强度可按照支架承受6~8倍采高的上覆岩层重量进行计算，支架支护强度P的公式为
P=KMkγ.（3）
式中：K为采动影响系数，取2；M为煤层最大采高，取5.6m；k为碎涨系数，取1.25；γ为顶板岩石容重，取25kN/m3。

液压支架工作阻力FS的计算公式为
FS=PSSCBC/KS.（4）
式中：PS为液压支架额定支护强度；SC为液压支架中心距，取1.75m；BC为支架最大控顶距，取5.775m；KS为液压支架的支撑效率，取0.85。

代入上述参数，可得FS=13317kN。

2.3支架选型分析
根据工作面支护强度进行计算，结合相邻11215已采工作面矿压观测数据，选择
ZY15000/28/58D型掩护支架作为工作面支护设备。

表2为工作面实际条件与支架参数对照表。

由表2可知，该支架对11217工作面顶板和底板条件相适应，可以很好地控制工作面顶板，保证工作面安全生产。

3结束语
根据陕西华电榆横煤电有限责任公司小纪汗煤矿11217综采工作面实际开采地质条件，对
工作面支架进行了选型研究，确定支架高度为2.8~5.8m，通过理论分析确定了支架工作阻力为13317kN，结合相邻工作面矿压数据，最终选择ZY15000/28/58D型双伸缩立柱掩护式支架，为
工作面安全生产提供了理论依据。

参考文献：
[1]王国法.高效综合机械化采煤成套技术装备[M].徐州:中国矿业大学出版社,2008:3-29.
[2]王金华.我国大采高综采技术与装备的现状与发展趋势[J].煤炭科学技
术,2006,34(1):23-26.
[3]杜计平,孟宪锐.采矿学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2009:122-141.
[4]张东升,徐金海.矿井高产高效开采模式及新技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.
[5]高有进.6.2米液压支架关键技术研究与优化设计[D].武汉:华中师范大学,2008:3-31.（责任编辑邸开宇）。