劉 鵬

(晉城煤業(yè)集團 長平公司，山西 高平 048400)

隨著煤礦開采技術(shù)不斷進步，產(chǎn)量穩(wěn)步提升，設(shè)備技術(shù)已開始持續(xù)更新。為推動企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型，長平公司引進了重型放頂煤采煤工藝。重型放頂煤液壓支架具有自行移架、自動推拉刮板輸送機功能，它的應(yīng)用對增加采煤工作面產(chǎn)量、提高勞動生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人體力勞動和保證安全生產(chǎn)起著非常重要的作用。但由于長平公司地質(zhì)條件復(fù)雜，對頂板的管控要求嚴(yán)格。因此，合理布置礦壓觀測方案，及時掌握工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和支架受力情況，分析重型放頂煤液壓支架的適應(yīng)性對工作面安全高效開采具有現(xiàn)實意義。

1 重型放頂煤采煤工藝概況

重型放頂煤裝備是結(jié)合井下現(xiàn)有的綜放采煤工藝，配備具有感知能力、記憶能力、學(xué)習(xí)能力和決策能力的綜采裝備。重型放頂煤工作面集控中心可一鍵啟動工作面乳化液泵站、膠帶輸送機、破碎機、轉(zhuǎn)載機、刮板輸送機，采煤機采用記憶截割模式，支架通過SAC系統(tǒng)實現(xiàn)自動移架，采煤機LASC系統(tǒng)協(xié)同SAC系統(tǒng)可實現(xiàn)刮板機的自動找直，地面分控中心、工作面集控中心通過SAM系統(tǒng)可對綜采工作面采煤機、液壓支架、運輸設(shè)備、供液設(shè)備、供電設(shè)備進行實時監(jiān)控，并及時做出操控調(diào)整。

重型放頂煤液壓支架(中間架)型號為ZF11000/20.5/38，支架中心距為1 750 mm。普通綜合機械化放頂煤液壓支架(中間架)型號為ZF7200/17/33.5，支架中心距為1 500 mm。重型放頂煤液壓支架與普通綜放工作面液壓支架相比，除額定工作阻力、支護高度、中心距等有所提高以外，更具有自行移架和自動推拉刮板輸送機功能，機械化程度更高。

2 重型放頂煤工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析

2.1 工作面概況

長平公司5302工作面率先應(yīng)用重型放頂煤采煤工藝，工作面位于3號煤一水平五盤區(qū)南翼，為五盤區(qū)的首采工作面。工作面地面標(biāo)高979～1 170 m，煤層底板標(biāo)高412～480 m，傾角1～9°。工作面走向長度 1 509.17 m，傾斜長度295.00 m，煤層平均厚度5.64 m。工作面整體東高西低，南北高中部低，切眼東高西低，切眼相對高差約12 m。工作面于2019年9月1日開始回采，為減少初采期間來壓對工作面造成的影響，回采期間工作面一直偽斜推進。截止到2019年9月28日，工作面機頭共推進31.4 m，機尾共推進51.6 m。

2.2 工作面礦壓監(jiān)測設(shè)備布置方式

工作面共安裝171臺液壓支架，采用天瑪電液控制系統(tǒng)，每架支架均安裝了電液控制器，可以實時采集礦壓數(shù)據(jù)，并通過環(huán)網(wǎng)傳輸至井上服務(wù)器。

2.3 工作面初采期間礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析

選取初采期間支架壓力數(shù)據(jù)進行分析，每隔10架分析一組，即10號、20號、30號、40號、50號、60號、70號、80號、90號、100號、110號、120號、130號、140號、150號、160號、170號共計17組支架壓力數(shù)據(jù)，工作面各位置頂板初次來壓情況如下：

1) 2019年9月5日工作面上部10號、20號支架附近頂板首先來壓，來壓持續(xù)至9月10日，最大工作阻力達11 610.8 kN，來壓步距為9.2 m；

2) 2019年9月7日，工作面下部150號支架附近頂板初次來壓，來壓持續(xù)至9月10日，最大工作阻力達11 384.8 kN，來壓步距為15.2 m；

3) 2019年9月8日，工作面中部90號支架附近頂板初次來壓，來壓持續(xù)至9月12日，最大工作阻力達11 441.3 kN，來壓步距為13.6 m；

4) 2019年9月9日，130號、140號支架附近頂板開始來壓，該位置來壓持續(xù)時間較長，尤其是130號支架來壓持續(xù)至9月19日。來壓期間，支架安全閥開啟較頻繁，最大工作阻力11 384.8 kN，來壓步距為17.6 m；

5) 2019年9月16日，160號支架附近頂板初次來壓，來壓持續(xù)至9月20日，最大工作阻力達11 387.3 kN，來壓步距為30 m；

6) 2019年9月17日，100號、110號支架附近頂板開始來壓，來壓持續(xù)至9月20日，最大工作阻力11 497.8 kN，來壓步距為32 m；

7) 2019年9月19日，30號、40號、50號、60號支架附近頂板開始來壓，來壓持續(xù)至9月22日，最大工作阻力11 667.3 kN，來壓步距為25.2 m；

8) 2019年9月22日，70號、80號、120號、170號支架附近頂板開始來壓，最大工作阻力11 497.8 kN，70號、80號支架來壓步距為31.6 m，120號支架來壓步距為37.7 m ，170號支架來壓步距為40 m。

工作面不同位置來壓次序見圖1，不同位置初次來壓步距見圖2。

圖2 工作面不同位置初次來壓步距

圖1 工作面不同位置來壓次序

由于工作面傾斜長度較長，初采期間一直處于偽斜推進狀態(tài)，初次來壓呈現(xiàn)出明顯的分段來壓特征，上部最先來壓，中部來壓一般約在30 m，下部最后來壓，平均來壓步距為24.6 m。初采期間各支架工作阻力普遍在8 000 kN以下。工作面頂板初次來壓強度較大，支架普遍達到額定工作阻力，部分支架安全閥開啟。

3 液壓支架初撐力及循環(huán)末阻力分析

工作面在初采期間，上部與下部的液壓支架平均初撐力較高，基本維持約在6 000 kN，中部液壓支架初撐力偏低，120號支架平均初撐力僅為3 604.2 kN，工作面支架初撐力平均為5 461.9 kN，呈現(xiàn)整體偏低的態(tài)勢。導(dǎo)致液壓支架初撐力較低的原因為：工作面巷道和切眼在掘進期間沿頂掘進留有底煤，所以在初采期間，工作面一直處于下栽找煤層底板狀態(tài)，導(dǎo)致支架接頂不實，初撐力較低。初采期間支架平均循環(huán)末阻力基本維持約在7 000 kN，平均為7 195.6 kN，最大循環(huán)末阻力保持約在11 400 kN，當(dāng)支架循環(huán)末阻力超過額定工作阻力時，安全閥自動開啟，呈現(xiàn)自我保護狀態(tài)。支架工作阻力特征曲線見圖3。

圖3 支架工作阻力特征曲線

4 結(jié) 語

5302重型放頂煤初采期間，頂板能夠按照規(guī)律正?？缏?，來壓步距與來壓強度均在合理范圍內(nèi)，效果良好。支架初撐力最大值為9 854.8 kN，平均為5 461.9 kN，末阻力最大值為11890.4kN，平均為7195.6kN。初次來壓期間，當(dāng)支架循環(huán)末阻力基本超過額定工作阻力，安全閥自動開啟，呈現(xiàn)自我保護狀態(tài)。通過初采期間支架的初撐力和循環(huán)末阻力可得出，重型放頂煤ZF11000/20.5/38型液壓支架能夠滿足工作面頂板支護要求，為長平公司的安全生產(chǎn)提供了保障，更為企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型奠定了良好的基礎(chǔ)。