大倾角仰(俯)采工作面支架失稳机理及控制技术
大倾角仰(俯)采工作面支架失稳机理及控制技术
2.3 工作面液压支架力学分析
2.3.1 大倾角综采工作面倾向支架力学分析 (1)支架自由状态力学分析 大倾角工作面,由于支架的自重分量及施加于顶梁上的推力(重力分力)等作用,支架 在工作过程中常会出现沿倾向(支架横向)下滑和倾倒现象。为推导方便,略去工作面输送 机与采煤机及邻架对支架下滑的影响, 单个支架自由状态在工作面的状态可简化为图 1 所示 的力学模型[1]。
(5)
Gh + G 2 h2 + G 2b2 − 4 R122 µ 2 h 2 − 8R122 µbh − 4 R122b2 + b 2 ) 2R12b − Gb + 2 R12 µ h
(6)
f 21 + f 22 = G sin(α ) R 21 = G cos(α ) + R 22 f 21 = µ R 21 R 22b + f 22 h + Gb cos(α ) − Gh sin(α ) − R21b = 0 2 2 2 2
2 液压支架失稳机理分析
2.1 支架技术参数
E1108 工作面设计选用的支架为 ZZ7600/18/38 型支撑掩护式支架,该型号支架具体技 术参数见表 1。
表 1液压支架技术参数 Tab.1 Technical parameters of hydraulic support 型号 支撑高度 支护宽度 中心距 初撑力 工作阻力 支护强度 对底板比压 适应煤层倾角 质量 -1ZZ7600/18/38 型支撑掩护式支 架 1.8-3.8m 1.43-1.60m 1.5m 6185.2KN 7600KN 1.067MPa 2.06MPa ≤35° 约 24.8t
h/2
R21 L
大倾角俯采工作面回采技术难题及应对策略研究
大倾角俯采工作面回采技术难题及应对策略研究摘要:在煤矿生产中的大倾角工作面中,针对其大倾角的特点采取大倾角俯采工艺是比较常用的方法,但是也容易出现诸多问题影响回采效率和生产安全。
本文就针对本煤矿1315工作面的情况对其采用大倾角俯采工艺时存在的技术问题进行分析,并针对这些问题提出了相应的应对策略,希望能给同行提供借鉴作用。
关键词:大倾角俯采工作面;回采技术;难题;应对策略1引言在目前我国经济发展和对各种资源的需求量不断增加的形势下,煤矿企业也在不断改进设备和技术来增加煤炭开采量来满足社会发展对于煤炭资源的需求。
但是随着煤炭开采深度的增加,大倾角工作面的情况频繁出现并且增加了煤炭开采的难度。
这就需要针对工作面大倾角的特点采取大倾角俯采工艺来确保煤矿开采作业的进行。
但是针对本煤矿中的1315工作面中采用大倾角俯采工艺时出现的回采效率低、回采难度大、装煤效果差、设备推移难度大以及容易出现重大安全事故等技术难题,需要针对这些问题采取相应的策略来确保此工作面的安全稳定生产。
2工作面概况井下位于北一采区南翼,1315工作面西南部,南翼三条大巷西侧,DF38断层(落差60-120m)北侧,邻近DF53断层(落差0-30m)、DF52断层(落差0-13m)、FD105断层(落差0-10m)、DF38断层保护煤柱布置。
开采水平为-650m水平,开采煤层为3煤,地面标高为+38.5~+39.6m,工作面煤层底板标高为-480~-740m,开采平面积为69162m2。
工作面面长(开采)斜距平均167m。
正常工作面回采推进长度438m,煤厚平均为7.2m。
本掘进工作面所处地段煤岩层整体赋存形态为走向北东,倾向南东的单斜构造。
煤层倾角26°~30°,平均28°,上下顺槽平均角度19°。
3回采过程中遇到的技术难题在对本煤矿1315工作面进行俯采过程中遇到的技术难题主要有以下几个方面:一是由于此工作面推采方向煤层底板倾角平均为19°,俯采角度较大,所以在采煤机进行装煤作业的过程中,煤矸石就会在自身重力作用下而不能完全进入溜槽。
浅析工作面大倾角仰采段安全开采技术及其应用
浅析工作面大倾角仰采段安全开采技术及其应用1. 引言1.1 工作面大倾角仰采安全性问题的重要性工作面大倾角仰采安全性问题是煤矿生产中极为重要的一个方面。
由于大倾角仰采段通常存在采空区、煤柱破坏、地压显著等问题,使得工作面面临着较大的安全风险。
频繁的地压事故不仅会影响生产效率,还可能导致人员伤亡和设备损坏,对矿山的安全生产和稳定运行构成威胁。
工作面大倾角仰采段安全问题关乎矿工的生命安全。
在大倾角采煤工作面,由于地质条件的复杂性和地压的影响,地质灾害的发生频率较高,一旦发生事故,矿工的生命安全将受到威胁。
保障工作面安全是矿山安全生产的首要任务。
工作面大倾角仰采段安全问题与矿山稳定运营密切相关。
地质灾害和安全事故的发生会导致生产中断和设备损坏,影响矿山的生产效率和经济效益。
加强工作面安全管理和技术研究,对于确保矿山稳定运行至关重要。
工作面大倾角仰采安全性问题的重要性不言而喻,只有不断加强安全管理和技术创新,才能有效降低工作面安全风险,保障矿山生产的持续发展。
1.2 本文研究的背景和意义本文旨在研究工作面大倾角仰采段安全开采技术及其应用,探讨如何有效解决工作面大倾角仰采段的安全性问题,保障矿工的生命财产安全。
目前,我国煤矿开采已经进入了深部开采和大倾角开采阶段,工作面倾角普遍较大,仰角也较大,并且地质条件复杂多变,给矿工的工作环境带来了较大的挑战。
如何确保工作面大倾角仰采段的安全开采,提高采煤效率,降低安全事故风险,已成为当前煤矿生产管理中亟需解决的问题之一。
本文将对工作面大倾角仰采段的概述、关键技术、应用案例、发展趋势和挑战进行深入分析和探讨,旨在为煤矿企业提供科学合理的安全开采技术和方法,促进煤矿生产安全可持续发展。
通过本文的研究,将有助于提高工作面大倾角仰采段安全开采的技术水平,降低事故发生率,为煤矿生产安全保驾护航,推动煤炭行业的绿色、高效、可持续发展。
2. 正文2.1 工作面大倾角仰采段概述工作面大倾角仰采段是煤矿开采中常见的采煤工作面形式之一,它具有开采效率高、煤矿资源利用率高等优点。
大倾角工作面支架稳定性控制技术探讨
大倾角工作面支架稳定性控制技术探讨大倾角矿井是指采用倾斜角度大于45度的倾斜煤层矿井。
与传统的水平或近似水平的矿井相比,大倾角矿井具有单位采面积提高采煤能力、降低司机工作强度、提高采煤效率等优点。
然而,大倾角矿井采煤难度、采煤压力、瓦斯、尘等危险因素加剧,推进工作面和支架的稳定性是极为重要的。
大倾角工作面的支架是煤矿生产过程中必不可少的设备。
高质量、重量轻、可靠性强的大倾角工作面支架是确保生产能力和安全生产的关键。
因此,如何提高大倾角工作面支架的稳定性成为煤矿生产过程中的研究热点。
本文将就大倾角工作面支架稳定性控制技术探讨如下。
一、设备研究设备研究是大倾角工作面支架稳定性控制技术探讨的一个重要方面。
研究不合适的设备必然会影响支架的稳定性,进而影响生产安全。
为了提高支架的稳定性,现在的支架材料和技术不断被改进。
一种比较新的支架材料是碳纤维板,这种材料具有较高的强度和刚性,并且比传统支架材料轻。
除此之外,高分子材料、陶瓷材料等新材料也被广泛应用于支架生产之中。
这些新材料支架重量比传统支架轻很多,采用了新的支架材料后,支架的强度有所提高,能够很好地承受煤层的压力,进一步保证了支架的稳定性。
二、判断支架破坏的实时监控判断支架破坏的实时监控是大倾角工作面支架稳定性控制技术的另一个重要方面。
这种监控可以在支架失稳之前及时发现支架的破坏,从而及时采取措施,以避免支架破坏带来严重的安全事故。
目前,实时监控技术包括地质雷达、光电测量等。
通过这些技术,可以及时监控支架的位移、变形等情况。
同时,监控系统可以将与支架稳定性相关的数据实时传输给控制中心,以实现对支架的安全控制。
三、支架锚杆的设计和应用支架锚杆的设计和应用也是大倾角工作面支架稳定性控制技术的重要方面。
锚杆的作用是固定支架在煤层中,为支架提供依靠。
因此,选择合适大小和数量的锚杆是确保支架稳定性的关键。
锚杆一般要能承受煤层的水平和竖直压力。
为了满足这种需求,目前使用的锚杆通常采用钢筋混凝土杆或钢材钻孔注浆锚杆等,以提高锚杆的承载能力。
大倾角工作面支架稳定性分析及控制措施的研究
大倾角工作面支架稳定性分析及控制措施的研究1. 引言1.1 研究背景大倾角煤矿是指煤层倾角大于25度的矿井,由于煤层的倾角较大,给矿井设计和支架稳定性带来了很大的挑战。
大倾角工作面支架的稳定性问题一直是矿山工作者关注的焦点。
在大倾角煤矿开采中,支架稳定性的分析和控制措施对矿工的安全和效率具有至关重要的意义。
随着现代矿业技术的发展和煤矿工作面倾角的增加,大倾角工作面支架的稳定性问题愈发突出。
大倾角煤矿工作面支架常常面临较大的顶板破坏风险、支架滚动失稳等问题,给矿工的生命和财产造成严重威胁。
深入研究大倾角工作面支架的稳定性分析及控制措施,对提高矿工的工作安全性和生产效率具有重要意义。
本文旨在通过对大倾角工作面支架的稳定性进行深入分析,并提出有效的控制措施,为大倾角煤矿的安全生产提供技术支持和指导。
1.2 研究目的【研究目的】大倾角工作面支架稳定性分析及控制措施的研究旨在深入探讨大倾角工作面支架在不同工作条件下的稳定性情况,分析支架在受到不同地质条件和工作参数影响时的稳定性变化规律,从而为有效控制支架的稳定性提供科学依据。
通过研究工作面支架的稳定性分析,可以为提高大倾角工作面的安全性和效率提供技术支持,减少事故发生的风险,保障矿工的人身安全。
通过探讨支架稳定性控制措施,可以为工程技术人员提供一定的参考,指导他们在实际工作中采取有效措施,确保支架在大倾角条件下的稳定性,从而提高采煤效率,降低生产成本,促进矿井安全生产的可持续发展。
【研究目的】是本研究的核心内容,将在后续的正文部分进一步详细讨论。
1.3 研究意义大倾角工作面支架稳定性分析及控制措施的研究具有重要的意义。
随着煤矿深度的增加和煤层的倾斜角度加剧,大倾角工作面支架稳定性问题日益突出。
研究大倾角工作面支架的稳定性,可以帮助煤矿企业有效地解决工作面的支护难题,提高工作面的安全生产水平。
通过对大倾角工作面支架稳定性的分析和控制,可以有效减少因支架失稳而引发的事故发生,保障煤矿工人的生命安全。
大倾角煤层综采支架稳定性分析及预防措施探讨
大倾角煤层综采支架稳定性分析及预防措施探讨发布时间:2021-01-06T16:00:36.790Z 来源:《基层建设》2020年第25期作者:余塘董江应易明军王兆阳[导读] 摘要:对大倾角煤层开采条件下支架-围岩系统的相互关系进行分析,探讨影响支架稳定性的原因,基于支架失稳的原因进行分析并得到影响支架失稳的因素,最后根据影响支架稳定性的因素提出相应的应对措施。
贵州盘江精煤股份有限公司火烧铺矿贵州盘州 553539摘要:对大倾角煤层开采条件下支架-围岩系统的相互关系进行分析,探讨影响支架稳定性的原因,基于支架失稳的原因进行分析并得到影响支架失稳的因素,最后根据影响支架稳定性的因素提出相应的应对措施。
关键词:大倾角煤层;综采支架;稳定性液压支架作为综采工作面最重要的支护装备,其与采面顶底板、煤壁及采空区冒落矸石一同组成了的“支架-围岩”耦合系统[1],通过围岩的自承与支架的支撑一起维持采场空间的稳定。
因此,液压支架对于维持工作面顶板稳定,保证工作面安全高效开采具有十分重要的作用。
在支架-围岩系统中,随着工作面开挖推进,引起应力转移导致上覆岩层垮落失稳,为响应岩层垮落失稳,支架需满足一定条件才能维持采掘空间的稳定。
在大倾角煤层开采过程中,随着采高的增加,覆岩破坏范围必然增大,支架的受力状况及其与围岩的相互关系更加复杂,支架的稳定性越难以维持。
因此,大倾角条件下综采支架稳定性控制一直是综采在大倾角煤层中应用的难题之一[2]。
分析大倾角煤层开采条件下支架-围岩之间的关系,探讨影响支架稳定性的因素提出预防措施,对指导大倾角煤层安全高效开采具有重要的意义。
1 大倾角煤层支架-围岩相互关系受重力影响,大倾角煤层开采过程中,上覆岩层垮落、变形及运移规律复杂,采空区覆岩状况及支架受力情况与近水平煤层和缓倾斜煤层呈现不同分布规律[3]。
因此,首先就大倾角煤层开采条件下的覆岩情况进行分析,从而根据覆岩情况得到支架的受力情况及支架与围岩间的相互关系。
综采工作面大倾角、大仰角开采安全技术措施
60205综采工作面大倾角、大仰角开采安全技术措施60205回采工作面顺槽长度1300米,工作面长度180米,现已推进300米,剩余推进960米,由于受褶曲构造影响,目前工作面从60架至机尾大倾角坡度在22度左右,预计前方工作面仰角在10度-25度之间,为防止工作面煤壁片帮、顶板漏顶及支架“防倒防滑”,刮板输送机“上窜下滑”,两端头顶板维护安全管理等,保证工作面安全顺利生产,特制定安全技术措施如下:一、工作面概况60205工作面煤层平均厚度1.4m,采高1.6-1.8m,工作面长度180m(平距),运输顺槽标高+660—+886m,回风顺槽+644—+918m,两顺槽最大高差71.2m。
工作面最大斜长193.5m。
平均最大倾角22度。
工作面从初采至本月12月27日已推进310m。
工作面呈“V”型地质构造,工作面从机头至60架倾角-2︒左右,从60架至机尾128架,平均倾角22︒现工作面斜长192米,若该地质构造在推进过程未有进一步变化,机尾处最大倾角可达43︒。
二、防止工作面刮板输送机“上窜下滑”安全技术措施(一)工作面“上窜下滑”原因分析:60205综采工作面现阶段,回风顺槽标高+663m , 运输顺槽标高+698m ,两巷高差为:35m,工作面从60架至机尾平均倾角22︒造成下滑原因主要有以下4点:1、刮板机由于重力导致下滑。
当煤层倾角大于15°时,因重力作用,就有可能由于重力与摩擦力的不平衡而下滑。
2、刮板机机头与转载机机尾铰接不当,导致刮板输送机拉回煤,从而导致底链与底板摩擦阻力过大,负荷增大,引起刮板输送机下滑。
3、操作不当。
推移刮板输送机方式不当,支架与刮板输送机不垂直等引起刮板输送机下滑。
4、由于工作面伪斜掌握欠妥。
(二)防止工刮板输送机“上窜下滑”技术措施1、将工作面采成伪斜,是防止工作面“上窜下滑”主要方法,即使下端头(运输顺槽)超前上端头(回风顺槽)一定距离,根据经验,伪斜角一般设计为切眼坡度角(真倾角的)1/3~1/5间。
大倾角工作面歪架、倒架原因分析及解决方案
大倾角工作面歪架、倒架原因分析及解决方案作者:郭克家来源:《科学与财富》2019年第09期摘要:综放工作面在推进过程中受各种因素影响,存在歪架、倒架的可能。
直接影响正常生产,造成连续生产中断、任务完成存在困难,若不引起重视,还可能导致机电设备损坏,职工安全系数降低,本文就针对本煤矿3306工作面的情况,对其曾发生过得歪架、倒架现象进行分析,并针对这些问题提出了相应的解决方法,对类似工作面的推采提供经验参考。
关键词:大倾角工作面;歪架、倒架;难题;导硐1引言随煤炭行业的不断发展,煤矿逐步向大采深、大采高、大压力、大倾角、大设备方向迈进。
但随着煤炭开采深度增加,大倾角工作面布置的频繁出现,不仅增加了煤炭开采的难度,而且容易导致液压支架出现歪架、倒架现象,直接影响着工作面顶板管理和正规循环.根据本煤矿3306大倾角工作面出现的歪架、倒架现象以及造成的影响,现进行分析总结,针对这些问题采取的相应策略以及取得的效果。
2工作面概况本工作面开采煤层为3煤,工作面煤层底板标高为-743~-920m,煤层倾角26°~30°,平均28°。
采煤方法为综采放顶煤一次采全高走向长壁后退式采煤法。
确定采煤高度为2.8m,放煤高度4.4m,即采放比为1:1.57。
因采高过大工作面地质构造较多,支架容易出现歪斜、倒架等现象。
3回采过程中出现歪架、倒架的原因(一)现场客观原因1.工作面倾角。
因为阳城煤矿工作面倾角较大,平均在25°以上,由于重力分解作用,会造成支架存在一定倾倒趋势,而且随着工作面倾角的增大,由下滑分力作用引起支架下滑、倾倒的趋势上升。
2.采高影响。
随着支撑高度的增大其重心不断增高,支架发生失稳倒架的可能性也相应増大,而采高越低支架本身防倒的稳定性越大,所以采高超高也是导致支架稳定性较差造成倒架的原因。
3.顶板破碎局部冒顶影响。
支架超高使用无法接触顶板,初撑力达不到规定要求,也是造成支架失稳、错茬倾倒的主要原因之一。
大倾角综采工作面支架失稳分析及对策
大倾角综采工作面支架失稳分析及对策郭海书(河北金牛能源股份有限公司葛泉矿,河北邢台 054000)摘 要:介绍了葛泉矿大倾角工作面综采开采情况,对大倾角综采工作面开采存在的支架防倒防滑问题进行了分析,并制定了可行的安全技术措施。
关键词:大倾角;失稳;防倒防滑中图分类号:TD35 文献标识码:B 文章编号:1007-1083(2006)04-0028-02 Research on the support runaway in the large dip angle fully mechanised work faceG UO Hai-shu1 概述葛泉矿1521工作面走向长度950m,平均倾斜长度102m,工作面两巷均为3m 2 6m的锚网锚索联合支护。
开采煤层为2#煤,f=1 0,煤层厚度1 4~3 2m,平均2 7m,煤层倾角32~54,平均倾角39。
伪顶局部发育,岩性为粉砂岩;直接顶为泥质粉砂岩,平均厚度1 7m;老顶为中砂岩,平均厚度为6 2m。
工作面采用MXG-150/350D采煤机,SGZ-630/220刮板输送机,和ZY3200/ 13 5/28液压支架。
由于1521工作面平均倾角45左右,回采中必须解决特大倾角综采支架防倒防滑、机组爬坡、机组与输送机防滑等问题。
其中解决支架防倒防滑问题是确保安全回采的关键。
2 支架失稳分析工作面支架在移动时所受的力主要有支架自重、支架相邻下部支架向上的支撑力、支架顶梁所受的顶板压力。
从力学分析看,就单个支架而言,支架不倾倒的临界条件为=arctan pb/(pH+Gh)(1)式中 G!支架重力,约12t;p!顶板对支架的压力;H!支架支撑高度;h!支架重心高度;b!支架底座宽。
支架不下滑的条件为支架所受的下滑分力不大于支架的摩擦力,即G sin ∀2P +G c os (2)得出支架不下滑的临界条件为=+arc sin2p (1+ 2)-12/G(3)式中 p!顶板对支架的压力;=arcsin (1+ 2)-12;!金属对顶底板的摩擦系数0 35~0 4,取0 35得=19 3故 =+arcsin2p (1+ 2)-12/G=19 3+arcsin0 66p/G(4)由以上受力分析看出,影响支架稳定性的主要因素为顶板对支架顶梁的压力或支架初撑力、支架底座宽与支架支撑高度。
032-大倾角综采工作面设备稳定性控制措施
大倾角综采工作面设备稳定性控制措施彭明启1,曹新奇2,马立强2,3(1.山西灵石华瀛冯家坛煤业有限公司,山西晋中031300;2.中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州221116;3.中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州221008)[摘要]大倾角煤层采用综合机械化开采过程中,工作面设备稳定性控制是工作面管理的技术关键和重大难题。
分析了综采工作面设备失稳机理,并提出了包括改造设备、改变工作面布置方式、变革回采工艺方式等一系列的稳定性控制措施,为实现大倾角综采工作面的安全、高效生产提供了强有力的技术保障。
[关键词]大倾角煤层;综合机械化;设备;稳定性控制[中图分类号]TD823.213[文献标识码]A[文章编号]1006-6225(2011)05-0027-03Equipments Stability Controlling Measure for Full-mechanizedMining Face with Large Mining-heightPENG Ming-qi 1,CAO Xin-qi 2,MA Li-qiang 2,3(1.Shanxi Lingshi Huaying Fengjiatan Coal Co ,Ltd ,Jinzhong 031300,China ;2.Mining Engineering School ,China University of Mining &Technology ,Xuzhou 221116,China ;3.State Key Laboratory of Coal Resource &Safety Mining ,China University of Mining &Technology ,Xuzhou 221008,China )Abstract :Equipments stability control of mining face is a difficulty and the key technical matter during full-mechanized mining coal-seam with large angle This paper analyzed equipments instability causes and put forward a series control measures including reforming equipments ,changing face layout manner and transferring mining technique This provided strong technical support for realizing safe and high-efficient mining coal-seam with large angle.Key words :large angle coal-seam ;full-mechanized ;equipment ;stability control[收稿日期]2011-07-01[基金项目]国家自然科学基金青年科研基金资助项目(50904063);中国矿业大学青年科研基金资助项目(2008A003,2009A001)[作者简介]彭明启(1973-),男,江苏徐州人,助理工程师,山西灵石华瀛冯家坛煤业有限公司副总工程师。
大倾角复杂不稳定煤层综采工作面仰采开采技术
大倾角复杂不稳定煤层综采工作面仰采开采技术摘要本文针对五矿己二扩大采区大倾角极复杂不稳定煤层综采工作面仰采开采过程中存在的问题,在回采期间通过实施大倾角极复杂不稳定煤层仰采过程中各项技术方案,解决工作面煤壁、支架、运输机、顶板管理采及防治瓦斯等问题,掌握大倾角极复杂不稳定突出煤层仰采回采工艺,最终实现综合机械化采煤在大倾角极复杂不稳定突出煤层仰采开采中的应用。
关键词大倾角;不稳定煤层;仰采;顶板综采工作面顶板、支架、运输机的管理是综采技术管理的关键,特别是在大倾角极复杂不稳定煤层仰采开采过程中,顶板、支架、运输机管理不合理,会造成顶板事故和机电事故,从而降低原煤产量,提高材料消耗。
因此对大倾角极复杂不稳定煤层综采工作面仰采开采技术研究,对实现矿井高产高效具有现实意义。
1 工作面概况己16-17-22260采面为五矿二水平己二扩大采区西翼第三个区段的综采工作面,上邻的己16-17-22240采面和下邻己16-17-22280采面已回采结束,该形成孤岛工作面。
煤层倾角10°~27°,平均19°;煤厚为0.8m~6.8m,平均煤厚为4.2m;采面走向长度为560m,倾斜长度为120m,工作面标高-416m~-464m,垂深528m~572m;基本顶为细粒砂岩;直接顶为砂质泥岩;伪顶为炭质泥岩;直接底为泥岩;老底为砂质泥岩;该采面回采的己16-17煤层为煤与瓦斯突出煤层。
2 工作面初采情况己16-17-22260采面共揭露断层2条走向正断层,落差分别为8m和10m,由于受两条断层影响采面中间形成一个背斜构造,局部倾角最大达到35度以上,同时煤层上抬,该采面在回采中一直处于仰采。
在初采过程中顶板控制、煤壁片帮、支架调整、保证运输机、采煤机的正常运转等问题严重制约了采面的推进度,影响矿井实现安全高产高效的目标。
3 仰采顶板控制大倾角复杂不稳定煤层仰采开采过程中,工作面受仰采角度作用,顶板将产生向采空区方向的沿层面的分力,在此沿层面的分力的作用下,顶板悬臂岩层将向采空区方向移动,顶板极易出现裂隙和加剧破碎,冒落的顶板矸石,涌向采空区,并将沿顶端推向采空区。
大倾角工作面支架稳定性分析及控制措施的研究
大倾角工作面支架稳定性分析及控制措施的研究1. 引言1.1 研究背景大倾角工作面是煤矿开采中常见的采煤工作方式,其工作面倾角较大,支架承载能力受到挑战,稳定性问题日益突出。
随着矿井深度加大和采煤压力增大,支架稳定性成为制约大倾角工作面安全高效开采的关键因素。
目前国内外关于大倾角工作面支架稳定性分析及控制措施的研究还相对薄弱,需加大研究力度,提升支架稳定性。
大倾角工作面支架稳定性受到多种因素影响,包括地质条件、支架结构设计、液压系统性能等。
支架在采煤过程中需要承受巨大的地压力和顶板岩层的移动压力,支架稳定性问题需要引起重视。
针对支架稳定性问题,需要开展综合性研究,结合理论分析和现场实测,探讨解决支架稳定性问题的有效控制措施。
通过对大倾角工作面支架稳定性问题的深入研究,可以为提高煤矿开采安全性和效率提供重要理论依据和技术支持。
本文旨在通过对大倾角工作面支架稳定性进行分析和控制措施的研究,为支架稳定性问题的解决提供理论支撑和技术指导。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨大倾角工作面支架在采煤过程中的稳定性问题,并提出相应的控制措施,以确保工作面的安全生产。
通过分析支架结构设计、液压系统改进以及监测预警系统建设等方面的内容,可以为支架稳定性提供有效的控制方法。
本研究旨在优化支架设计,提高支架的承载能力和稳定性,以适应大倾角煤矿开采的需要。
通过对支架稳定性进行深入分析和研究,可以为矿山生产提供科学依据,减少事故风险,保障矿工的安全。
未来的研究方向将重点围绕支架稳定性控制技术的创新和完善,以提高工作面的安全性和生产效率。
2. 正文2.1 大倾角工作面支架稳定性分析大倾角工作面支架稳定性分析是煤矿井下采煤过程中需要重点关注的问题之一。
在大倾角陡倾斜煤层中,支架稳定性受到挑战,容易出现局部瓦斯积聚、支架倾覆等安全隐患。
对大倾角工作面支架稳定性进行深入分析是十分必要的。
支架稳定性分析的关键点在于考虑支架受力情况、煤岩结构变化、瓦斯分布等因素对支架稳定性的影响。
综采工作面大倾角俯采技术探讨
综采工作面大倾角俯采技术探讨在煤炭开采中,经常会遇到大倾角的工作面,这样的工作面主要采取俯采技术措施,在技术落实中,一方面会因为开采环境恶劣而产生许多问题,另一方面俯采工艺水平也会影响开采效率。
相关人员要基于工程概况,从实际出发,对大倾角下的俯采技术措施进行制定,使俯采过程更加安全可靠。
标签:综采工作面;大倾角;俯采技术综采工作面中的俯采技術落实中,相关人员要将其分别落实到相关工程环节和对象中,如电气系列车拉移以及俯采大倾角环境中。
最终相关人员还要对俯采效果进行评价,并作出改进措施,使工作面能顺利掘进。
大倾角俯采过程中的问题有很多,相关人员还要制定解决措施,使其不会成为俯采工作的罪魁祸首。
本文主要针对综采工作面大倾角俯采技术进行探讨。
1 工程概况长城一矿1306工作面坡度平均35°,为大倾角形式,在回采过程中需俯采485米,俯采坡度在14°-19°。
在这种走向坡度及俯采坡度比较陡的工作面开采中,相关人员需要对运输巷以及轨道巷的坡度进行测量,了解工作面的具体情况,然后在合适的位置处布置开采工作面。
在1306工作面中,经常会遇到的问题有以下几方面,其一煤矿开采中的各种电气用车,在运行过程中经常会出现拉移问题。
其二回采工艺落实中的问题。
其三支护加固问题。
其四运输机以及相关的支架在开采中并不一定保持固定不动,相关人员还要就这种问题采取固定措施。
其五转载机等相关设备位置下降。
其六俯采环境恶劣,机械设备种类多,造成的安全隐患也多,相关人员还要注意解决安全隐患,提高俯采工作的安全可靠性。
2 综采工作面大倾角俯采技术措施(1)电气系列车拉移。
电气系列车本身自重比较大,其在陡坡运行中很容易出现问题,这些问题主要出现在钢丝绳、连接链以及挡车设施等方面,会使这些设施出现断裂或破损,车的性能会下降,也就不能满足开采要求。
针对这种问题,相关人员可采取的技术措施有以下几方面。
其一做好材料和回柱绞车准备,使这些材料能对电气系列车拉移产生阻挡作用。
大倾角大采高综采工作面倒架原因分析及防治措施
2 6 / 5 5型 过 渡支 架 2架 , MG 6 5 0 / 1 6 4 0 一 WD型 采 煤
3 工 作 面 倒 架 原 因分 析
支架 力学模 型稳 定性 分析 如 图 1 所示 。
机 1 台, S G Z 1 0 0 0 / 2  ̄ 4 0 0型工作面刮板输送机 1 部,
S Z Z 1 0 0 0 / 3 7 5型转 载机 1 部, D S J 1 2 0 / 1 0 0 / 2  ̄ 1 3 2型
井 造成 了上千 万元 的损失 。
垮落法管理顶板。二 一 1 4 0 5 0 大采高综采面主要 装 备配 置 : Z YI O 0 0 0 — 2 8 / 6 2型 支撑掩 护 式支 架 8 3
架、 Z YI O 0 0 0 — 2 6 / 5 5型 端 头 支 架 3架 、 Z Y 1 0 0 0 0 —
7 9 1 6 k N, 工 作 阻力 1 0 0 0 0 k N。支 架重量 4 3 . 5 t 。 S G Z 1 0 0 0 / 2 x 4 0 0型 工 作 面 刮 板 输 送 机 整 机 重 量 2 2 0 t 、 采 煤机 整机 重量 1 1 5 t 。
的是 工作 面 的部 分支 架初撑 力不 足 、超高使 用 等 问题 , 并 开始大 范 围的倾 倒 , 最多 时倒 架达 4 5架 , 支 架横 向倾 角 最大 时达 5 6 。 。支架 失 去对 顶 板 的 有 效支撑 ,使本 来就 破碎错 动 的顶板 条件进 一 步 恶 化 。同时 由于工作 面坡 度大 , 架问 、 梁端 大量 流 矸, 给安 全生产 带来严 重威 胁 。 工作 面运输 机经 常 压死 , 无法 正 常 回采 , 全 部 靠人 工 刷扩 推 进 , 给 矿
大倾角综采工作面支架失稳分析及对策
1 概 述
葛泉 矿 12 工 作 面走 向长 度 90 51 5m,平 均 倾 斜 长 度 12 0m,工作 面两 巷均 为 3 26 的锚 网锚 索 m× .m 联合 支护 。开 采 煤 层 为 2 煤 ,f .,煤 层 厚 度 =10 14~32 . .m,平 均 27 .m,煤 层 倾 角 3 2~5。 4 ,平 均
一
体 ,支架组底座宽 B=n ≥hg,则可 以满足支 b tc c
架不反转倾倒条件 。由于支架重心不易测定 ,为安 全起见,以支架支撑高度 代 替 h ,得 出 以下结
论 :2 一 组 ,支 架 不 反 转 倾 倒 条 件 为 a<4。 架 5.3 架一 组 ,支架 不 反 转倾 倒 条 件 为 a<5。 12 工 7。 5 1 作 面局 部倾角 达 5 ̄ 4,选 用 机 头 三 架 一 组 连 锁 ,则
受的顶板压力。从力学分析看 ,就单个支架而言 , 支架 不倾 倒 的临界 条件 为
a=ac n b (H + ) rt p / p a () 1
式 中 G 支架 重 力 ,约 1t 一 2;
p 顶 板对 支 架 的压 力 ; 一
可 以保证支架不翻转不倾倒。
由式 ()得 出 P≤15ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ4 .G=1t 8,由 于支 架 初 撑 力远 大于 支架 自重 ,保证 支架不 下 滑所需 的支撑 力
约 1t 8,折合 工作 压力 17 P ,在 支架 正 常支 护 顶 .M a
日 一支架支撑高度; 支架重 心高 度 ;
一
6 支架 底座 宽 。 一
支架不下滑的条件为支架所受的下滑分力不大
板时 ,支 架 不 存 在 倾 倒 及 下 滑 问题 ,支 架 在 拉 移
浅析大倾角综采工作面设备倒滑的原因与控制措施
浅析大倾角综采工作面设备倒滑的原因与控制措施摘要:本文浅析大倾角工作面应用综采机械生产的制约因素和防倒防滑的重要性。
一般当煤层倾角过大(大于12°)时,综采工作面设备的防倒防滑问题便成为影响工作面正常生产的重要因素。
因此,积极研究综采工作面设备的防倒防滑等问题很有必要,以便以其正确的理论指导煤矿安全生产。
在此分析介绍大倾角综采工作面设备防倒防滑的原因,并针对其原因在生产过程中采取的必要控制措。
关键词:综采工作面;大倾角;生产机械;防倒防滑Abstract: this article analyses fully mechanized working face of big dip application mechanical production the restricting factors and the fall of the importance of the slippery. Generally when coal seam too large dip Angle (more than 12 °), fully mechanized working face of armor equipment problems will be poured prevent slippery effect face the important factor of normal production. Therefore, the positive study of fully mechanized working face of equipment problems such as the slippery fall is necessary, so that with its correct theory guidance of safety production in coal mine. Introduced in this analysis Angle of fully mechanized working face down the cause of the equipment slippery, and for its reason in the process of production of the necessary measures to control.Keywords: fully mechanized working face; Angle; Production machinery; Prevent slippery fall一、引言在煤矿开采过程中,对于倾角>20°的工作面,当应用综采机械进行采煤时,首先要解决的就是防滑问题。
浅析工作面大倾角仰采段安全开采技术及其应用
浅析工作面大倾角仰采段安全开采技术及其应用随着煤矿资源的逐渐枯竭,煤炭资源开采面临着越来越严峻的挑战。
为了充分利用煤炭资源,保障煤矿生产的安全和高效,矿山工作者们不断探索和研究各种开采技术。
工作面大倾角仰采段安全开采技术就是其中一种重要的技术。
本文将对工作面大倾角仰采段安全开采技术及其应用进行浅析。
工作面大倾角仰采段安全开采技术是指在大倾角巷道及其相邻高倾角工作面进行支护和开采的一种综合技术。
一般情况下,煤矿倾角超过30度的巷道和工作面都属于大倾角工作面。
随着越来越多的煤矿进入深部开采,工作面的倾角也越来越大,因此大倾角仰采段安全开采技术的研究与应用具有重要意义。
工作面大倾角仰采段安全开采技术主要包括以下几个方面的内容:1. 巷道支护技术:巷道是工作面的一条重要通道,巷道的支护质量直接关系到工作面的安全开采。
在大倾角工作面的巷道支护中,采用高效的支护材料和设备,合理设计支护方案,加强巷道的支护稳定性,确保巷道的安全运输。
2. 巷道导煤技术:在大倾角巷道中,导煤是一项必不可少的工作。
导煤技术需要充分考虑巷道的倾角和运输设备的特点,采用适当的导煤设备和方法,保证煤炭的安全运输。
3. 巷道通风技术:大倾角工作面的通风技术难度较大,需要根据巷道的地质条件和通风设备的性能设计合理的通风方案,有效保证工作面的通风和安全生产。
4. 钻孔爆破技术:在大倾角工作面的煤炭开采中,常常需要进行钻孔爆破作业。
钻孔爆破技术的合理使用可以提高煤炭采掘效率,减少矿井压力,保证安全开采。
5. 煤层地压控制技术:在大倾角工作面的煤层开采中,煤层地压控制是一项关键工作。
合理采用支护材料和设备,进行煤体控制和地压预防,保证工作面的安全开采。
工作面大倾角仰采段安全开采技术已经在我国煤矿生产中得到了广泛应用,并取得了明显的成效。
下面以某煤矿为例,简要介绍一下工作面大倾角仰采段安全开采技术的应用情况。
某煤矿地处山区,煤炭资源地质条件复杂,煤层倾角大,特别是在某些工作面地质条件极为恶劣,倾角甚至达到50度以上。
综采工作面大倾角俯采存在的问题及对策
( ) 工 作 _ 成 伪倾 斜 , 当加 大 工 作 面与 1将 血 适 运输 顺槽 的夹 角 , 送机 头超前 机尾 2 右 。 输 5i n左 ( )调 整工 作 面输送 机 推移顺 序 。将原 来 双 向 2
2 1 俯 采存在 的 问题 .
向力 以平 衡上述 下 滑分力 .以便使支 架处 于平 衡状 态 。移架 时先将 支架 伸缩 梁伸 出 , 顶住 煤壁 , 在下 并
方 辅 以单体 支柱 支撑 . 同时将 邻架 侧护 板撑 紧 . 后 然 再 采取 带压 移架措 施 , 移架 的 同时缓慢 收伸缩 梁 , 由 于煤壁 对支 架产生 的支 撑力 和侧 护板及 顶板 对支 架 产 生 的摩擦 力均朝 向采 空 区 .抵 消 了支 架 自重和 架
梁 受力 较后梁 大 。 推进俯 角较 大 。 支架在 自重作用 下
及 采空 区侧用 单体 配合 木料 、 竹挡 板等辅 助支 护 。 保
证 移架 操作 安全
3 2 控制 工作 面输送 机 的措施 .
易下 滑 , 架 同时还受 到采 空 区矸石 的推 力作用 。 支 使 支架 前移 时倒 向煤壁 。 而且移 架 时架前漏 矸量 大 , 侧
李 侠
( 州 矿 务 集 团 有 限 公 司 投 资 管 理 部 , 苏 徐州 2 10 ) 徐 江 2 0 6
范者道 . 刘金虎
(. 州 矿务 集 团有 限公 司 住房 建 设 办 公 室 ,江 苏 徐 州 2 10 2 徐 州 矿 务 集 团 有 限公 司 技 术 中 心 , 苏 徐 州 2 10 ) 1徐 20 6; . 江 2 0 6
摘 要 : 绍 了坨 城煤 矿 9 12综 采 工作 面 大 倾角 俯 采 中存 在 的问题 , 过 改变 支架 受 力状 介 20 通 况 , 面 、 小输 送机 倾斜 的角度 等措 施 , 调 减 设备 状况 得 到 了明 显改善 , 作 面 的产 能迅速 回升 , 工
大倾角三软不稳定大倾角煤层综放工作面倒架原因及对策论文
大倾角三软不稳定大倾角煤层综放工作面倒架原因及对策摘要:为解决义络煤矿36020工作面初采期间三软煤层综放工作面倒架问题,基于对支架稳定性和现场地质条件及设备情况的分析,建立起支架工作时的力学模型,得出了支架倒架是有支架上方空顶、工作面倾角大、底板软、缺少防倒装置等因素综合作用引起的。
通过加设防倒装置、加强顶煤防冒、加快推进速度、加固底板、合理有序移架及工序配合等防治措施,使工作面不出现支架倒架现象。
1 矿井概况综采放顶煤采煤法是我国煤炭工业集约高效安全生产行之有效的方法,其优越型在我国矿区已得到充分的体现和证实,但三软不稳定大倾角综放工作面因其特殊的地质条件,工作面设备出现倒架现象,严重制约了安全高效生产。
因此,三软不稳定大倾角煤层综放工作面设备的防倒、防滑问题将成为重要的研究项目。
本文结合义络煤矿实际情况探究倒架的原因,以及探寻支架倾倒的防治策略。
1.1工作面地质条件义络煤矿36020工作面标高+30m,主采二1煤层,厚度0.2-13m,平均4.93m;煤层倾角30-47°,平均33°;普氏系数0.1.工作面走向长390m,倾向长96m。
煤层伪顶:黑色炭质泥岩,软、易碎,厚度0.1~0.5m。
直接顶:灰黑色砂质泥岩,层面含细小白云母碎片及炭质,层内含黄铁矿及植物化石,厚度3~8m 。
直接底:灰黑色泥岩,含植物化石及黄铁矿结核,下部夹1~2层厚0~0.2m透镜状的硅质泥岩,厚度2~4m。
因此该煤矿为三软不稳定大倾角煤层。
1.2工作面配套设备2 倒架现象36020工作面是本矿首个综采工作面于2012年9月15日安装完毕。
开始试采由于本矿地质条件特殊,加之技术管理生疏,片帮、架前架间漏煤一直困扰着开采工作,从而使支架上方空顶,进而导致了支架发生严重的倒架情况。
工作面从第十架至第三十五架出现不同程度的倒架现象,倒架角度38-45°,影响了正常的安全生产。
3 工作面倒架原因分析3.1 支架受力分析如图所示,在大倾角综放工作面上,支架工作时,支架在顶板压力的合力n、支架自重g、初撑力n1、可能的上下邻架间挤压力p1和p2(包括附加稳定装置提供的支撑力)、底板反力n2作用下处于平衡状态。
大倾角工作面支架稳定性分析及控制措施的研究
大倾角工作面支架稳定性分析及控制措施的研究大倾角工作面是指采用倾斜倾向开采方法的煤矿工作面。
由于地质条件的复杂性和采动过程中产生的应力变化,大倾角工作面存在较大的支架稳定性问题。
本文将对大倾角工作面支架稳定性进行分析,并提出相应的控制措施。
1. 地质条件大倾角煤层的地质条件较为复杂,常常存在断层、褶皱等构造,这对支架稳定性带来了很大的挑战。
大倾角煤层的煤岩性质较差,易于发生冒顶、片帮等事故。
2. 应力变化大倾角工作面的采动过程中,岩体受到了来自岩层上下的垂直应力和来自倾斜方向的剪切应力的作用。
这些应力的变化会导致岩体的破坏和变形,从而对支架的稳定性产生影响。
3. 支架系统大倾角工作面采用的支架系统一般包括液压支架、钢弓及连杆等。
这些支架的结构和性能直接影响着工作面的稳定性。
支架的应力分布和变形情况也是支架稳定性分析的重要参数。
1. 地质勘察和预测对于大倾角工作面的开采,必须进行充分的地质勘察和预测工作,了解煤层的地质条件和岩体的力学性质。
在设计工作面时,应充分考虑地质条件和岩体力学特性,合理选择支架类型和参数。
2. 支架优化设计根据地质条件和岩体性质,进行支架的优化设计。
优化设计的内容包括支架类型选择、支架参数确定和支架布置等。
支架的选择应参考工作面的倾角、工作面长度和采煤方法等因素。
支架参数的确定应综合考虑岩体的稳定性和支架的承载能力。
3. 支架支护技术改进为了提高大倾角工作面的支架稳定性,可以采用一些支架支护技术改进措施。
增加支架的支具数量和杆件强度,增强支架的承载能力;采用带有快速灭火系统的支架,提高支架的安全性。
4. 支架监测与管理大倾角工作面的支架稳定性需要进行实时监测和管理。
可以采用位移传感器、变形传感器和应力传感器等监测装置,对支架的应力分布和变形情况进行监测。
对支架的使用和维护情况进行管理,及时处理支架的故障和损坏,确保支架的正常运行。
五、结论大倾角工作面的支架稳定性分析和控制措施是保障工作面安全开采的重要环节。
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大倾角仰(俯)采工作面支架失稳机理及控制技术1 工程概况 E1108 工作面位于新集二矿-550m 开采水平东翼采区,井下标高-464.9~-607.0m,工作面走向长度944~935m,平均940m,倾斜长度拐点以里为110m,拐点以外127m.工作面开采煤层为11-2 煤,煤层为三层煤两层夹矸的结构,厚度2.2~3.6m,平均厚度2.83m.煤层直接1 工程概况E1108 工作面位于新集二矿-550m 开采水平东翼采区,井下标高-464.9~-607.0m,工作面走向长度944~935m,平均940m,倾斜长度拐点以里为110m,拐点以外127m.工作面开采煤层为11-2 煤,煤层为三层煤两层夹矸的结构,厚度2.2~3.6m,平均厚度2.83m.煤层直接顶为泥岩,老顶岩层由下向上依次为细砂岩、薄煤层、泥岩、砂质泥岩等,煤层直接底为泥岩,老底是细砂岩。
煤层倾角10~45°,平均37°,属于大倾角工作面。
煤层褶曲发育,在走向上缓波状起伏,沿煤层走向呈锅底状。
工作面里段呈伪俯采、外段呈伪仰采开采,最大俯采角度达42°,最大仰采角度25°。
工作面倾向角度和走向角度的增大对工作面安全回采及保证回采产量带来了较大影响。
2 液压支架失稳机理分析2.1 支架技术参数E1108 工作面设计选用的支架为ZZ7600/18/38 型支撑掩护式支架。
2.2 工作面“支架--围岩”关系分析煤层倾角是影响采场矿山压力的主要因素之一。
大倾角工作面的顶板不仅受支承压力的作用而变形破坏,而且受倾斜方向重力分力的作用。
因此,大倾角煤层的顶板不是沿法向移动,而是沿一条逐渐接近重力作用方向的曲线移动,顶板越不稳定,其移动曲线偏离法线越远。
顶板移动的法线分量对支架产生垂直作用力,有利于支架的稳定。
顶板移动的切向分量对支架产生侧向力,导致支架倾倒。
顶板运动方向与煤层法向夹角的变化对支架抗倒能力的影响是显著的。
顶板运动轨迹对支架的滑动稳定性影响也很大。
如果顶板运动一开始就完全沿重力方向,对于倾角达到45°的煤层,支架的抗滑能力都很小[1-3].大倾角开采过程中,沿煤层倾斜方向,顶板的破坏呈“马鞍型”分布,其中工作面上端的顶板破坏区高度和范围都大于下部。
大倾角开采除了与一般工作面开采中遇到的难题外,还在以下两方面影响支架的稳定性:(1)顶板在工作面倾向方向上各个位置受力的不同导致了顶板的破碎程度不同,支架上方顶板移动会影响相邻支架上方顶板的状态,进而影响相邻支架的受力状态与稳定性;(2)在工作面向前推进过程中,由于工作面倾角大,支架降架前移时,会因失去支撑点而偏斜或倾倒[4-5]。
2.3 工作面液压支架力学分析2.3.1 大倾角综采工作面倾向支架力学分析(1)支架自由状态力学分析大倾角工作面,由于支架的自重分量及施加于顶梁上的推力(重力分力)等作用,支架在工作过程中常会出现沿倾向(支架横向)下滑和倾倒现象。
为推导方便,略去工作面输送机与采煤机及邻架对支架下滑的影响,单个支架自由状态在工作面的状态可简化为图1 所示的力学模型[1]。
支架处于自由状态时,将支架与煤层底板当成刚体来分析:可知,当煤层倾角á增大时,由于煤层采高为一定值,此时只有增大b(支架宽度)才能保证支架处于倾倒临界状态。
由此可知,增大支架宽度有利于支架本身的稳定。
支架下滑临界角主要取决于底板与支架之间的摩擦系数。
实际工作面开采中,煤层底板为岩石或煤其变形较大,不能当成刚体来研究。
实际当中支架临界状态要求支架宽度b 更大一些,上式中得到的b 的下限比实际工作面开采的支架失稳下限小,即大倾角工作面支架的稳定则要求支架宽度更高。
在现场支架选型中,液压支架宽度受到很多开采条件及支架技术条件的限制。
如何增加支架宽度以保证支架的稳定性成为一个难题。
单个支架的稳定性受到了支架宽度的限制,单纯的增加支架宽度来保证支架本身的稳定性已不太可能。
但工作面的支架实际是一个整体,各支架联系较为紧密,若将工作面支架底座连在一起则大幅增加了支架的稳定性。
以两个支架为例,如将两个支架连在一起看做一个支架,煤层采高h 不变,而支架宽度则增大了一倍,其稳定性也得到了大幅提高。
同时各个支架连在一起使整个工作面支架摩擦力受力较为均匀,不会出现局部抗滑性能不好的支架(与底板软硬,湿度程度有关)产生局部下滑,从而对其下方支架产生一个动载而影响整个工作面的支架的稳定。
由以上分析可知,将工作面支架底座连在一起有利于支架的防滑防倒。
由开采条件:采高h 为2.8 m,支架宽度b 为1.5 m,,金属与煤层摩擦系数在0.35~0.4之间,计算中ì较保守地取0.3.ì取0.3 时支架在自由状态煤层临界倾倒角度为28.2°,临界滑移角为16.7°。
(2)支架工作状态力学分析以上分析只考虑了支架在自由状态的稳定性,在工作面开采过程中,顶板的垮落对支架的压力也是影响工作面特别是大倾角工作面支架稳定性的重要因素。
2.3.2 大倾角综采工作面支架走向力学分析支架工作面走向自由状态力学分析:煤层开采分仰采和俯采。
代入工作面开采条件(初撑力或工作阻力R12=5700、7600 kN)并令F=0,可见当煤壁对支架前探梁(护帮板)力很小或为零时,支架自由状态下临界倾倒俯角为43°。
即工作面俯角小于43°时支架能自动平衡,工作面煤层的俯角角度小于此临界值,故支架在俯采自由状态时不会发生倾倒。
2.3.3 模型计算结果由以上计算,总结E1108 工作面分别在最大倾角、最大仰角和俯角时,工作面支架保持平衡和稳定性的临界角度及其所需最小支护阻力。
3 液压支架稳定性控制技术根据工作面安全生产的原则,结合新集二矿E1108 大倾角仰(俯)采工作面的实际情况,可确定E1108 工作面支架稳定性控制的措施如下:(1)大倾角回采时,工作面伪斜布置,一方面可以减小伪斜工作面的倾角;另一方面可以增加运输机的稳定性,消除其下滑对支架稳定性的影响。
(2)大倾角回采时,从增大支架的失稳临界角的角度考虑,可以采取的措施有以下几个方面:①提高支护阻力。
理论分析和实践经验表明,较大的支架工作阻力对保持支架稳定性是有益的,因此,要保证泵站有足够的压力,支架安装后,迅速施加较大的初撑力。
大倾角回采时,支架的滑移主要是发生在卸载降架、移架的时候,此时抗滑力仅以依靠支架自重,移架时采用“带压移架”的方式,做到“少降快拉”.②要保证较大的支架与顶底板间的摩擦系数。
煤层底板浮煤清理不彻底、顶板破碎、底板积水等,都会降低支架与顶底板间的摩擦系数,因此,应提高煤机截割质量,确保顶、底板平整,移架前必须清理干净架前浮煤,确保支架底座与底板严密接触;顶板破碎时要做好超前支护,仰采时注意排水。
③严格控制采高,适当提高推进速度。
控制采高可降低支架重心,有效保持支架的稳定性;适当提高推进速度,及时支护,既可以有效控制冒顶和控顶距的增加,又可以减轻支架的压力。
④留设防滑平台。
在下端头一定距内割煤时适当留底煤,是下端头工作面坡度变小,成为防滑平台。
平台既可以阻止运输机下滑,又能保证运输机机头与转载机的合理搭接高度。
⑤用好侧护板,减小相邻支架间距。
使用相邻支架侧护板来限位,移架时本架下侧护打开,上方支架下侧护收回,及时调整支架间距和方向,防止架间漏矸和支架歪斜。
⑥加强顶板管理,每台支架拉移到位后,支架顶梁与顶板要接实严密,出现漏顶或顶板不平时,要将顶板接实,使支架充分接顶,支架受力均匀,避免发生空顶、漏顶、冒顶现象。
⑦采取单向割煤方式,即采煤机自上而下割煤,自下而上清理浮煤、推移运输机。
移架方式以分段自上向下移架为主的,下端头按照2# 1# 3#的顺序移架。
移架时将本架侧护梁打开,下方支架侧护梁打开,利用侧护梁进行辅助调节移架,及时调整支架状态。
(3)工作面下端头支架加装端头防滑装置:端头架三架采用软连接设防倒防滑设施,1#架底座下侧安装油缸,采用锚链经1#架底座后托与3#架底座连接,移架前将油缸活塞杆伸出松开链条,移架后收紧活塞杆重新拉紧链条,防止1#架后尾下滑;采用将锚链连接到1#、3#架顶梁和1#、3#架底座前端,锚链中间加装油缸,通过移架时伸出油缸活塞杆、移架后收紧活塞杆防止1#架顶梁下滑。
(4)调底座千斤顶、顶梁和掩护梁侧推千斤顶活塞腔加单向锁。
顶梁与掩护梁侧推千斤顶分动。
(5)局部煤壁片帮、顶板漏冒及时处理,以防止因片冒区扩大引起支架失稳而造成倒架事故。
(6)工作面顶板破碎、大倾角的情况下,必要时可使用单体辅助移架,移架单体须支设牢靠,升压时要实行远控操作。
(7)加强工程质量管理,顶底板要割平,煤壁、运输机、支架要成直线,严禁出现局部滞后现象,确保支架的稳定性。
顶底板不平、起伏较大地点,适量挑顶或刹底回采,将工作面顺平,保证工作面平直,避免工作面出现过大度数。
(8)发现支架有倒架、咬架现象,须立即进行处理:①用单体支柱斜撑处理倒架、咬架:移架前在支架顶梁下沿沿支架倾倒的相反方向支设一根或多根单体支柱,调架单体要支设牢靠,升压时须实行远控操作。
②用千斤顶拉正处理倒架、咬架:在支架倾倒方向的上方稳定支架架怀内设置千斤顶,移架时配合大链拉支架尾梁。
(9)当工作面超前片冒,采取拉移超前架等措施仍然难以控制时,须采取超前开帮架棚、接顶、打贴帮柱,然后再按照以上措施进行调架。
(10)加强支架维修,使支架处于最好的支护状态,确保工作面的支护强度,以改善煤壁和顶板受力情况。
(11)大角度俯采时,为防止液压支架向煤壁侧倾倒,采取以下措施:①采取随坡减压小步距移架,改正常情况下的一次移架到位为分二次拉移到位,同时微量降架,在释放支架大部支撑力的同时,保留支架必须的基本支撑力,使顶梁始终贴实顶板。
②移架时要严格控制降架高度,并收起支架的平衡千斤顶,拱起顶梁的尾部,使之带压擦顶移架。
4 结论工作面设备的稳定性是大倾角煤层开采的一个基本问题,而液压支架的稳定性控制是工作面设备控制中的最难问题。
在大倾角仰(俯)采状态下,由于支架重力的法向及切向分量随倾角增加而变化,使得切向分力增大而法向分力减小,因此,工作面支护系统所受的工作载荷变小,而引起支护系统失稳的外载增大,工作面支架滑、倒、及架间挤、咬现象加剧。
本文通过对大倾角仰(俯)采状态下的液压支架进行力学分析,得出支架在大倾角、仰采、俯采时的失稳临界角及临界支护阻力,据此提出支架的稳定性控制措施。