范鵬偉

（西山煤電集團(tuán)公司西曲礦， 山西 古交 030200）

1 工程概況

工作面液壓支架的合理選型是保障煤礦井下生產(chǎn)安全的重要環(huán)節(jié)。文章以西曲礦8號(hào)煤層18404工作面實(shí)際地質(zhì)情況，對(duì)工作面液壓支架進(jìn)行合理選型。

西曲礦位于山西省古交市，是西山煤電的主力礦井。18404工作面位于8號(hào)煤層南四采區(qū)北部，地面標(biāo)高為1 083～1 187 m，工作面標(biāo)高為882～964 m，工作面走向長(zhǎng)約1 270 m，傾向長(zhǎng)約220 m，煤層厚度2.60～4.25 m，平均厚度 4.0 m，煤層傾角為 3°～12°，平均傾角4°，直接頂為2.40 m的石灰?guī)r，直接底板為1.54 m的細(xì)砂巖，老底為3.13 m的粉砂巖。

2 頂?shù)装宸诸?/h2>

工作面的頂?shù)装迩闆r對(duì)支架選型有著十分重要的影響，因此，為合理選擇支架形式要對(duì)工作面的頂?shù)装暹M(jìn)行分類[1]。

工作面直接頂為2.40 m厚的石灰?guī)r，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，直接頂分類的指標(biāo)主要是根據(jù)直接頂?shù)膩?lái)壓步距。由相鄰工作面可知，直接頂?shù)膩?lái)壓步距約為12～15 m，根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)，屬于Ⅱ類中等穩(wěn)定頂板。

對(duì)于老頂?shù)姆旨?jí)，分類指標(biāo)主要是老頂?shù)某醮蝸?lái)壓當(dāng)量Pe，其表達(dá)式為：

式中：Lf為老頂初次來(lái)壓步距，取35 m；N為直接頂充填系數(shù)，為0.6；M為煤層采高，為4.0 m。代入公式（1）得老頂?shù)某醮蝸?lái)壓當(dāng)量Pe為1 059 kPa，為Ⅲ級(jí)來(lái)壓強(qiáng)烈頂板。

18404工作面8號(hào)煤層老底為厚度3.13 m的粉砂巖，直接底為厚度1.54 m的中粒砂巖，對(duì)其允許載荷強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，判定工作面底板屬V類堅(jiān)硬底板[2]。

根據(jù)綜合工作面頂?shù)装宓姆诸惽闆r，認(rèn)為18404工作面應(yīng)采用支撐掩護(hù)式支架。

3 支架選型

3.1 支架高度的確定

在開(kāi)采過(guò)程中，由于工作面頂板可能存在局部冒落的情況，因此，支架的最大高度應(yīng)在煤層的最大厚度基礎(chǔ)上再加0.2～0.3 m，為：

支架的最小高度為：

由地質(zhì)資料可知，煤層最大厚度Mmax為4.25 m，最小厚度 Mmin為 2.60 m[3]。代入公式（2）、（3），可得，支架的最大高度應(yīng)大于4.55 m，最小高度應(yīng)小于2.3 m。

3.2 支架工作阻力的確定

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，工作面的支護(hù)強(qiáng)度應(yīng)為：

式中：q為支護(hù)強(qiáng)度，kN/m2；L為周期來(lái)壓步距，根據(jù)鄰近工作面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，取16 m，Lm為最大控頂距，取5.24 m。將數(shù)據(jù)代入公式（4）得工作面的支護(hù)強(qiáng)度為608.5 kN/m2。

根據(jù)支護(hù)強(qiáng)度可以計(jì)算出支架的工作阻力為：

式中：p為支架工作阻力，kN；b為梁端距，取0.4 m；B為支架中心距，取1.5 m；η為支架支撐效率，一般取0.9。將以上數(shù)據(jù)代入公式（5），得支架的工作阻力為5 020 kN。

3.3 支架初撐力的確定

由前面的分析可知，18404工作面的直接頂為Ⅱ類中等穩(wěn)定頂板[4]，其支架初撐支護(hù)強(qiáng)度可通過(guò)公式（6）求得：

式中：qoh為支架初撐支護(hù)強(qiáng)度，kN/m2。將數(shù)據(jù)代入公式（6），可得支架初撐支護(hù)強(qiáng)度為399.26 kN/m2。

根據(jù)支架所需的初撐強(qiáng)度，可以求得初撐力為：

式中：P0為支架的初撐力，kN；Lk為最小控頂距，取4.44 m。將數(shù)據(jù)代入公式（7），可得支架的初撐力為2 984.54 kN。

4 液壓支架選型

西曲礦現(xiàn)使用的工作面支架為ZY5600/21/46型液壓支架，其基本參數(shù)如表1所示。

表1 支架基本參數(shù)

由表1可知，ZY5600/21/46型液壓支架完全滿足18404工作面的使用。選擇該支架，可以省去購(gòu)買新型支架所需的費(fèi)用，大幅降低開(kāi)采成本。因此，確定工作面選擇該型液壓支架[5]。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)西曲礦18404綜采工作面的實(shí)際地質(zhì)情況的分析和計(jì)算，可以得到以下結(jié)論：

1）工作面的直接頂為Ⅱ類中等穩(wěn)定頂板，基本頂為Ⅲ級(jí)來(lái)壓強(qiáng)烈頂板，底板為V類堅(jiān)硬底板；

2）工作面的支架高度應(yīng)為2.30～4.55 m，支護(hù)強(qiáng)度為608.5 kN/m2，支架工作阻力為5 020 kN，支架初撐力為2 954.52 kN；

3）從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)兩個(gè)角度來(lái)看，ZY5600/21/46型液壓支架都滿足18404工作面的需求，因此，本工作面最終決定選擇該型支架。