双向倾斜工作面大采高液压支架稳定性分析

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1、2015年第5期中州煤炭总第233期双向倾斜工作面大采高液压支架稳定性分析高志刚(冀中能源股份有限公司东庞矿，河北邢台054201)摘要：针对冀中能源股份有限公司东庞矿$2704工作面煤层厚度大、倾角大、地质条件复杂等特点，综合运用理论分析、现场实测等方法，充分论证了双向(走向、倾向)倾斜工作面大采高液压支架的稳定性。研究表明，当工作面倾角为36。、俯采角度为18。的情况下，5m大采高液压支架在双向倾斜工作面内不会发生倾倒，能够实现安全开采。关键词：双向倾斜工作面；大采高；液压支架中图分类号：TD355．4文献标志码：B文章编号：1003—0506(20

2、15)05—0087—04冀中能源股份有限公司东庞矿核定生产能力335万t／a，$2704工作面位于井田边界，受断层影响，工作面布置极不规则，煤层倾角大、起伏变化剧烈，工作面内断层发育，为安全高效并且最大限度地作面底板回收煤炭资源，将$2704工作面布置成双向(走向、倾向)倾斜工作面，采用大采高综采一次采全高的回采工艺。工作面走向长550m，倾斜长30～152图1顶板结构稳定时支架受力示意m，煤层厚4．8m，煤层真倾角42。，工作面倾角0。～36。，最大俯采角度18。，工作面装备掩护式液压支’+’≥Gf(1)f架型号为BY5000．25／50，初始切眼安

3、装支架20架，式中，F=N；Ff=fNf；G1=Gsin卢；Nf=N+G2；推进过程中经历2次续架，工作面最多到102架，圈、分别为顶底板同支架顶梁和底座间的摩擦因定开采储量36．2万t。数；N、N分别为顶板、底板对支架的垂直作用力；大采高工作面开采最大问题是液压支架对工作F、分别为支架顶梁和底座受到的摩擦力；G、G、面煤层倾角变化的适应性¨，因此液压支架等设备G分别为支架所受重力及平行于和垂直于工作面的稳定性是实现大采高工作面安全开采的关键因的分力；为煤层倾角。素。由式(1)可得保持支架稳定所需支护阻力同工1双向倾斜工作面液压支架稳定性分析作面倾角的关

4、系为：垒二!(2)Ⅳ≥主要研究工作面倾角增大而导致的支架下滑、，‘+倾倒咬架问题。若顶板结构不能保持自身稳定，则顶板重力部1．1工作面沿煤层倾向布置分作用于支架之上，此时支架受力情况如图2所示。1．1．1支架下滑工作面倾角沿倾向时，若顶板结构稳定，支架接顶良好，则其受力情况如图1所示。基本顶岩块沿倾斜方向的重力分力由铰接系统内力抵消，对支架仅有垂直于支架顶梁方向的压力作面底板Ⅳ，此时支架不发生下滑的条件为：收稿日期：2015—01—10图2顶板结构不稳定时支架受力示意作者简介：高志刚(1965一)，男，河北任县人，高级工程师，1986年毕业于河北煤炭建筑

5、工程学院，现从事煤矿生产技术工作。此时支架不发生下滑的条件为：·87·2015年第5期中州煤炭总第233期方向重心轨迹呈现不断上升的趋势，支架重心轨迹基本呈线性增加。支架支撑由最低高度2500mm3液压支架发生倾倒与坡面角之间的关系到最大高度5000mm，重心高度增加了1150mm，支架重心位置越高，其稳定性越差，在倾斜面上采高5m时支架的重心高度为2300mm，对大倾角更为明显。支架在坡面上是发生倾倒还是滑动，主液压支架的稳定性造成较大的影响，不利于支架自要取决于支架重心合力位置与方向。支架重心合力身的稳定。因而在设计大采高和大倾角液压支架的方向主要与

6、支架重心、支架宽度和所在倾斜面的时，必须要考虑到重心位置的变化对支架稳定性产角度有关。支架型号一定时，重力方向只与支架工生的影响，以提高其稳定性。作高度和所在坡面倾角有关。结合$2704工作面生表1液压支架不同高度下重，高度产实际，工作面角度在0。～36。变化，则$2704工作面的支架重心位置与受力分析如图8所示。图9为工作面取最大倾角时其重心位置示意。支架翻转点支架前／＼8ool／／重心／1支架后(a)=25。(b)双向倾斜工作面支架倾倒径线(c)口：4o。图8支架翻转角度与重心位置关系(2)$2704工作面最大倾角为36。，最大俯采角度18。，液压支

7、架发生翻转则需要穿过重心的垂线距离底座中心不超过1．79m，经计算，$2704工作面的大采高液压支架不会发生倾倒，能够保证安全开采。通过加强液压支架管理，保证初撑力，用好防倒支架高h／nun重心位置防滑等措施，开采过程中没有发生支架倾倒及下滑50001250o2现象。53oo3参考文献：图9$2704工作面角度最大时支架重心位置示意[1]伍永平，员东风，张淼丰．大倾角煤层综采基本问题研究[J]．煤炭学报，2000，25(5)：465468．[2]员东风，伍永平．大倾角煤层综采工作面调伪仰斜原理与方法4结论[J]．辽宁工程技术大学学报：自然科学版，2001

8、(2)：152-155．(1)支架是否稳定主要取决于支架的翻转角和[3]林忠明，