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朱莊 煤 礦 3449工作面煤厚平均2.3m，傾角5一90，直接頂為灰、深灰色泥巖，塊狀，厚1.5一2.Om，老頂為灰色砂質(zhì)泥巖，厚約3.0m，往上依次為細(xì)耪巖，粉砂巖及閃長(zhǎng)巖;偽底為0.05m左右的灰黑色泥巖，直接底為灰黑色泥巖及粉砂巖，厚度2.0一3.0m，含植物根莖化石，老底為灰白色細(xì)中粒砂巖，厚度3.0一5.0m，其下為灰黑色砂質(zhì)泥巖。344 9工 作 面采用爆破落煤，采用DZ20和DZ25兩種形式
的單體液壓支柱配合HDJA一1000金屬鉸接頂梁支護(hù)頂板，齊梁齊柱走向棚布置，一梁一柱后定位，柱距600mm，排距l(xiāng)000mm，自2002年9月開(kāi)采以來(lái)，沒(méi)發(fā)生冒頂、垮棚事故。
1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)
對(duì) 344 9工 作面的支護(hù)現(xiàn)狀作了長(zhǎng)期的觀察和測(cè)量，取得了大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。見(jiàn)表 1
從 表 1 看出:二次補(bǔ)液前，支柱初撐力平均為7.29MPa/棵，補(bǔ)液后，支柱初撐力平均為8.87 MPa/棵，分別為支柱額定工作阻力(31.4MPa)的23.2%和28.2%. 3449工作面頂板支護(hù)存在以下幾方面的問(wèn)題:
(1) 初撐 力 低，普遍不達(dá)標(biāo);(2)工作阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于支柱額定工作阻力，支護(hù)效能偏低;(3)支護(hù)密度偏大。
2 問(wèn)題分析
2.1 支柱初撐力低
Fjv 二K Pn D2/4
式中:Fvj一初撐力;K一 泵 壓 有效利用系數(shù);
P一 泵 壓 ;
D一 單 體 支柱活柱直徑，100mm,
支柱 初 撐 力與泵站壓力、泵壓有效利用系數(shù)成正比，從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，工作面支柱初撐力一般為55一65kN，遠(yuǎn)低于規(guī)程要求的90kN(相當(dāng)于11.57MPa)的標(biāo)準(zhǔn)，原因如下:
(1) 泵 壓有 效利用系數(shù)
朱莊 礦 目 前使用的高壓輸液管額定壓力一般為28MPa,34MPa，實(shí)際上達(dá)不到這個(gè)壓力就出現(xiàn)管子破裂現(xiàn)象。由于3449工作面的泵站位置比工作面要低，其泵站壓力調(diào)整為20MPa，單槍注液時(shí)K二0.25，多槍注液時(shí)K=0.5左右，若系統(tǒng)漏液時(shí)壓力損失更大。影響系統(tǒng)壓力損失的因素還有管路太長(zhǎng)、彎道多、注液槍無(wú)密封圈、截止閥部分關(guān)閉等。
(2) 操 作 質(zhì)量差
在生 產(chǎn) 現(xiàn) 場(chǎng)，工人常常是在支柱剛接觸到頂梁就停止注液，支柱沒(méi)有足夠的初撐力。
操作 質(zhì) 量 差的原因:①工人主觀意識(shí)上對(duì)加強(qiáng)支柱初撐力的重視程度不夠;03449工作面底板表面有一層厚度分布不均的含碳量很高的“軟研”，其下為產(chǎn)狀不穩(wěn)定比較堅(jiān)硬的巖石，在支柱撐力的作用下，產(chǎn)生一個(gè)使柱腳下滑的分力，使支柱歪斜，達(dá)不到支柱橫豎成行的要求，質(zhì)量驗(yàn)收不能過(guò)關(guān)，因而，工人“不敢”給支柱加足初撐力。
2.2 支護(hù)密度偏大
目前 ， 工作 面使用的支護(hù)密度仍然沿襲過(guò)去金屬摩擦支柱的柱排距，由于單體液壓支柱的支撐力比金屬摩擦支柱的支撐力要大得多，故工作面的單體液壓支柱的數(shù)量偏多，支柱效能發(fā)揮不足。
(34 49 工 作面作業(yè)規(guī)程》規(guī)定:柱距600土100nan，排距為100(}土l00mm，支護(hù)密度n=1.67棵1時(shí)(不考慮老塘放頂線側(cè)密集支柱，以下同)，支柱支撐力在正�；夭膳c周期來(lái)壓期間分別為9.38 MPa和11.64 MPa，分別是其額定工作阻力的37.5%和46.5%，其效能利用率達(dá)不到50%。如果將支柱支撐效能提高到60%，即支柱工作阻力平均為l50kN/棵(相當(dāng)于19MPa)，只要n=1.33棵/m2的支撐密度就能滿(mǎn)足3449工作面的安全需要。但是，由于巖石本身存在著節(jié)理和裂隙，并非一個(gè)致密的整體，尤其是工作面在周期來(lái)壓期間，頂板比較破碎，壓力大，過(guò)分地減少支護(hù)密度在“護(hù)”的方面就難于保證安全。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀測(cè)和試驗(yàn)證明:在3449工作面的
頂板條件下，將柱距增大至700 t 100nnn，即支護(hù)密度由n= 1.67棵1心下降至n=1.43棵/時(shí)，不僅能在一定程度上提高支柱的工作效能，而且能有效地保證工作面回采安全，是
比較合理的。
2.3 支護(hù)系統(tǒng)剛度差
(1) 344 9 工作面直接底為泥巖及粉砂巖，灰黑色，巖性較軟，其上有一層厚度不均的灰黑色泥巖，支柱鉆底較為嚴(yán)重，頂板下沉量大，由于支柱鉆底，同樣也造成支柱初撐力偏低。
(2) 初撐 剛 度低是導(dǎo)致支柱初撐力低的原因之一，另一方面是初撐剛度雖然滿(mǎn)足要求，但隨著支柱的工作阻力的不斷增大，支柱對(duì)底板比壓就增大，第二排支柱、第三排支柱就可能出現(xiàn)插底現(xiàn)象，在這種底板條件下，支柱工作阻力就上
不去，必需進(jìn)行二次注液。
3 對(duì)策探討
(1) 提 高 泵站壓力。使用較高質(zhì)量的高壓油管，將泵壓調(diào)定在20MPa以上，克服液壓系統(tǒng)的壓力損失后，仍能滿(mǎn)足生產(chǎn)和安全管理的要求。
(2) 完 善 液壓系統(tǒng)，提高泵壓有效利用系數(shù)K。提高K就意味著要降低管路的壓力損失，而管路壓力損失同管長(zhǎng)、流速成正比，與管徑成反比。實(shí)際生產(chǎn)中管徑基本上是一定的，減少管徑壓力損失，只能從管長(zhǎng)、流速上考慮。
目前 ， 朱莊 礦除綜采工作面外，其它的液壓泵站都是設(shè)在工作面運(yùn)輸機(jī)巷的外段，系統(tǒng)管路基本上在500m左右，如此長(zhǎng)的管路造成的壓力損失是不容忽視的。3449工作面的泵站設(shè)在機(jī)聯(lián)上山的下口，更增加了上山高度額外的壓力損失，為減少因管路長(zhǎng)造成的壓力損失，建議將泵站設(shè)在工作面的上風(fēng)巷，距工作面SOm上下為宜，這樣布置可以減少高壓油管的占用量，并且泵站距工作面較近便于管理，風(fēng)巷有軌道，能方便地隨工作面的回采而向前移動(dòng)。 |
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