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【摘 要】 文章对徐矿集团赛尔四矿高地应力大韧性软底板B9煤层影响放顶煤开采地质因素进行分析,应用松动椭球体理论、类比法及估算法计算支架支护阻力,并结合地质条件确定支架工作阻力,对支架机构高度、初撑力、梁端距、支架类型等进行了计算选型,并对支护强度进行了验算,从而确定了支架类型,保证了矿井安全生产,提高了放煤率,为开采复杂特厚煤层提供了技术依据。
【关键词】 高应力;大韧性;软底板;综放;放煤率
一、概况
1.矿井开采概况
徐矿集团赛尔四矿位于新疆自治区和布克赛尔蒙古自治县,设计能力90万吨/年,开采B9煤层前为炮采。
2.影响B9煤层开采地质因素
B901为首采综放工作面,埋深230m,煤层平均厚度9.74m;煤层底板不穩定,硬度系数f=1.78,岩性为砂质泥岩,承压能力低;掘进巷道变形严重,煤层矿压显现;实验室试验数据,B9煤弹性模量为1.92,单轴抗压强度19MPa,压拉比3.6,属于韧性较大煤类,开采过程中易造成顶煤悬顶距离长,形成大块煤,不利于放煤口放煤。
二、放顶煤液压支架选型
1.支架结构高度
4.支架中心距和顶梁端距选择
基于支架的稳定性和设备的配套支架中心距为1.5m。
梁端距不能过大,但也不能过小。应取100~200mm比较适宜。
5.放煤支架类型选型
低位放顶煤液压支架是目前我国广泛使用的架型,适合各种条件的煤层。常用的低位放顶煤液压支架有两种,一种是反四联杆支架,如图1所示,长尾梁大插板结构;另一种是正四联杆支架,如图1所示,短尾梁小插板结构,这种架型有利于对顶煤混矸的控制。
根据B9煤层硬度较小、浅埋特厚、底板不稳定、硬度低、承压能力低等特点,避免扎底,满足放煤和运输要求,选低位正四连杆结构放顶煤液压支架。
6.轻型放顶煤支架和重型放顶煤支架的选择
由于B9煤层赋存复杂决定选择支护强度高,抗弯、抗扭的能力大、稳定性高的重型放顶煤支架。
三、过渡支架的选型
为了保证工作面安全,要在机头、机尾处设计安装过渡支架。过渡支架保证能够与工作面支架、前后输送机配套,架间距一般为1.5m,结构形式不能与基本架差异太大,供液必须能够利用同一个泵站。过渡支架比基本架支护面积大,工作阻力高,一般高出7~30%。由于需要放置机头、机尾,具有掩护和移动的功能,所以过渡支架后部空间较大。
四、采煤工作面支架选型
通过计算,选型支架的支护强度和工作阻力均大于工作面所需支护强度和支护阻力,即ZFS4800/18/32B综采放顶液压煤支架符合工作要求。
六、结语
文章对高地应力软底板大韧性特厚煤层影响放顶煤开采地质因素进行分析,应用松动椭球体理论、类比法及估算法计算支架支护阻力,并结合地质条件确定支架工作阻力,对支架机构高度、初撑力、梁端距、支架类型等进行了计算选型,并对支护强度进行了验算,从而确定了支架类型,为矿井安全开采复杂特厚煤层提供了技术依据。
【关键词】 高应力;大韧性;软底板;综放;放煤率
一、概况
1.矿井开采概况
徐矿集团赛尔四矿位于新疆自治区和布克赛尔蒙古自治县,设计能力90万吨/年,开采B9煤层前为炮采。
2.影响B9煤层开采地质因素
B901为首采综放工作面,埋深230m,煤层平均厚度9.74m;煤层底板不穩定,硬度系数f=1.78,岩性为砂质泥岩,承压能力低;掘进巷道变形严重,煤层矿压显现;实验室试验数据,B9煤弹性模量为1.92,单轴抗压强度19MPa,压拉比3.6,属于韧性较大煤类,开采过程中易造成顶煤悬顶距离长,形成大块煤,不利于放煤口放煤。
二、放顶煤液压支架选型
1.支架结构高度
4.支架中心距和顶梁端距选择
基于支架的稳定性和设备的配套支架中心距为1.5m。
梁端距不能过大,但也不能过小。应取100~200mm比较适宜。
5.放煤支架类型选型
低位放顶煤液压支架是目前我国广泛使用的架型,适合各种条件的煤层。常用的低位放顶煤液压支架有两种,一种是反四联杆支架,如图1所示,长尾梁大插板结构;另一种是正四联杆支架,如图1所示,短尾梁小插板结构,这种架型有利于对顶煤混矸的控制。
根据B9煤层硬度较小、浅埋特厚、底板不稳定、硬度低、承压能力低等特点,避免扎底,满足放煤和运输要求,选低位正四连杆结构放顶煤液压支架。
6.轻型放顶煤支架和重型放顶煤支架的选择
由于B9煤层赋存复杂决定选择支护强度高,抗弯、抗扭的能力大、稳定性高的重型放顶煤支架。
三、过渡支架的选型
为了保证工作面安全,要在机头、机尾处设计安装过渡支架。过渡支架保证能够与工作面支架、前后输送机配套,架间距一般为1.5m,结构形式不能与基本架差异太大,供液必须能够利用同一个泵站。过渡支架比基本架支护面积大,工作阻力高,一般高出7~30%。由于需要放置机头、机尾,具有掩护和移动的功能,所以过渡支架后部空间较大。
四、采煤工作面支架选型
通过计算,选型支架的支护强度和工作阻力均大于工作面所需支护强度和支护阻力,即ZFS4800/18/32B综采放顶液压煤支架符合工作要求。
六、结语
文章对高地应力软底板大韧性特厚煤层影响放顶煤开采地质因素进行分析,应用松动椭球体理论、类比法及估算法计算支架支护阻力,并结合地质条件确定支架工作阻力,对支架机构高度、初撑力、梁端距、支架类型等进行了计算选型,并对支护强度进行了验算,从而确定了支架类型,为矿井安全开采复杂特厚煤层提供了技术依据。