浅埋坚硬煤层6.0m大采高关键装备参数优化确定

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1、浅埋坚硬煤层6.0m大采高关键装备参数优化确定郭佐宁黄永安党春才刘韩勇浅埋坚硬煤层6.0m大采高关键装备参数优化确定作者简介：郭佐宁（1965-），男，陕西韩城人，高级工程师,主要从事矿井建设与矿井安全生产管理等工作；黄永安（1973-），男，陕西韩城人，高级工程师；党春才（1964-），男，陕西韩城人，工程师；刘韩勇（1972-），男，陕西韩城人，高级工程师；浅埋坚硬煤层6.0m大采高关键装备参数优化确定摘要：浅埋坚硬煤层大采高开采中,工作面关键设备的配套稳定运行是大采高开采的技术关键,文章系统介绍了工作面关键设备的配套选型过程,为实现

2、浅埋坚硬煤层大采高工作面安全高效开采提供了有力的保障。关键词：浅埋煤层，坚硬煤层，大采高，参数优化浅埋坚硬煤层6.0m大采高关键装备参数优化确定大采高综采工作面装备配套是实现安全高产高效的关键技术之一。要使采煤机和刮板机的生产能力满足工作面的产量要求，支架的移动速度要跟得上采煤机的牵引速度。采煤机、液压支架和刮板机在性能、结构、采面空间要求、联接形式、强度和尺寸等方面，必须互相适应和匹配。0前言浅埋坚硬煤层6.0m大采高关键装备参数优化确定陕煤集团神木张家峁矿业有限公司张家峁矿井位于陕西神木县店塔镇，设计年生产能力600万吨。首采面开采的

3、是主采煤层5-2煤，该煤层位于延安组第一段中部或上部，工作面煤层埋藏深度88.6～132.9m，底板标高1075.49～1079.28m，煤层近水平赋存，属沉积稳定的厚煤层。1工程概况浅埋坚硬煤层6.0m大采高关键装备参数优化确定5-2煤层直接顶板以泥岩为主，其次为粉砂岩、砂质泥岩，厚0.7m，呈深灰色，团块状，含大量植物茎、叶化石，易风化破碎。岩石平均抗压强度为23.10MPa，属不稳定～较稳定型（Ⅰ～Ⅱ）；煤层的基本顶以细粒砂岩为主，次为粉砂岩，厚6.6m，浅灰色，成份以长石、石英为主，泥钙质胶结，夹黑色条带，分选区性较好,原生结构有块

4、状层理、槽状层理、大型板状交错层理。单层厚度大，构造结构面不发育。抗压强度为10.9～48.2MPa，平均27.44MPa，属半坚硬类不易软化岩石，岩体较完整。1工程概况浅埋坚硬煤层6.0m大采高关键装备参数优化确定5-2煤层底板以粉砂岩为主，泥岩次之，厚2.3m，深灰色，块状，含植物根部化石，泥质胶结，夹细粒砂岩薄层。岩石平均抗压强度26.37MPa，基本属不稳定型～较稳定型（Ⅰ～Ⅱ）。张家峁煤矿的5-2煤层煤层赋存特征，即浅埋深、煤层与顶板坚硬。首采工作面设计为6.0m大采高工作面，设计为两进一回，其中辅运长度1648m，运顺长度161

5、3m、回顺长度1578m，切眼长度265m，回采面积1483×265m2。1工程概况浅埋坚硬煤层6.0m大采高关键装备参数优化确定2.1支架架型确定在复杂开采地质条件下，回采过程中，采高大，支架重心高，稳定性与可靠性问题是难题[1,2]。为确保支架在工作过程中各部件受力，对支架进行了三维数值计算分析，如图1和图2所示。2大采高工作面支架参数确定浅埋坚硬煤层6.0m大采高关键装备参数优化确定图1液压支架数值计算模型图2液压支架荷载和约束浅埋坚硬煤层6.0m大采高关键装备参数优化确定顶梁上加均布压力，前段大小P1=1.56MPa，后端P2=6.

6、36MPa，合力大小等于支架工作压力12000kN。支座底面全部约束。如图3所示，支架在顶板压力P(合力为P)、支架自重W、上下邻架挤靠力PS，PX，初撑力q(合力为Q)、底板反力R作用下处于平衡状态。假设倾斜顶板对支架产生的压力仍认为它沿重力方向，当顶板压力不断增大，支架立柱达到额定载荷，开启安全阀门调整后，立柱的支撑力就表现为顶板压力的分力，支架所受合力作用点可能要偏出支架下边缘，导致支架倾覆。2大采高工作面支架参数确定浅埋坚硬煤层6.0m大采高关键装备参数优化确定图3支架与围岩相互作用关系在力矩极限平衡条件时，底板反力作用点在O点处，

7、此时有…………………….(1)………………………(2)式中，h为支架高度；α为工作面煤层倾角；B为支架底座宽度；b为支架自重作用方向与支架底座下边缘的水平距离；h为重心高度。从式(2)可看出b与α成反比。当支架底座越宽、支架重心越低、支架越稳定，适应性越强。降低支架的重心，增加底座与底板接触面积，使整台支架有稳定性基础。图4~图6分别描述各机构的应力与位移计算结果。浅埋坚硬煤层6.0m大采高关键装备参数优化确定浅埋坚硬煤层6.0m大采高关键装备参数优化确定图4位移分布图5顶梁等效应力布浅埋坚硬煤层6.0m大采高关键装备参数优化确定图6连杆的

8、应力分布浅埋坚硬煤层6.0m大采高关键装备参数优化确定2.2支架高度确定支架支护高度按下式计算确定：最大高度：Hmax≥Mmax+S1............(3)式中：Mmax