3207大采高工作面矿压总结 (4.26-5.13).doc

霍尔辛赫3207大采高工作面 矿压观测总结报告 4.26-5.13 天地科技股份有限公司 2013年5月17日 47 1 工作面周期来压分析 此次3207工作面矿压数据分析时间从2013年4月26日开始至2013年5月13日止。 周期来压分析以支架的平均循环末阻力与其均方差之和作为判断顶板周期来压的主要指标。数据计算的公式为 式中，循环末阻力平均值的均方差； n实测循环数 各循环的实测循环末阻力； 循环末阻力的平均值，。 顶板来压依据 基本顶周期来压强度－动载系数也称动压系数K，习惯上常以动载系数K作为衡量基本顶周期来压强度指标，动载系数可表示为 式中表示周期来压期间支架平均工作阻力，kN； 表示非周期来压期间支架平均工作阻力，kN； 动载系数。 各支架来压判据计算结果如表1-1所示。 表1-1 支架周期来压判据 支架 循环末阻力/kN 平均阻力 均方差 判据 7 5509 958 6467 8 6204 933 7138 9 5673 763 6436 30 8228 1028 9256 31 8412 1070 9482 32 9188 1221 10409 53 8806 861 9668 54 9095 1149 10244 55 9185 1128 10313 76 9248 1001 10249 77 9102 1010 10112 78 8933 1163 10096 99 9026 1057 10083 100 7604 1261 8865 101 7472 573 8044 122 7678 885 8563 123 6561 1180 7741 124 7377 928 8305 各支架循环末阻力曲线和时间加权阻力变化曲线如图1-1～1-18所示，其中蓝色点表示循环末阻力、粉色点代表时间加权阻力；蓝色线段、粉色线段为周期来压判据，红色线段表示周期来压位置。 图1-1 7号支架循环末阻力和时间加权变化曲线 图1-2 8号支架循环末阻力曲线图 图1-3 9号支架循环末阻力曲线图 图1-4 30号支架循环末阻力曲线图 图1-5 31号支架循环末阻力曲线图 图1-6 32号支架循环末阻力曲线图 图1-7 53号支架循环末阻力曲线图 图3-1-8 54号支架循环末阻力曲线图 图3-1-9 55号支架循环末阻力曲线图 图3-1-10 76号支架循环末阻力曲线图 图3-1-11 77号支架循环末阻力曲线图 图3-1-12 78号支架循环末阻力曲线图 图3-1-13 99号支架循环末阻力曲线图 图3-1-14 100号支架循环末阻力曲线图 图3-1-15 101号支架循环末阻力曲线图 图3-1-16 122号支架循环末阻力曲线图 图3-1-17 123号支架循环末阻力曲线图 周期来压统计如表1-2所示，工作面在正常推进阶段，基本顶周期来压平均步距约为14.8m，其中上部约为13.1m、中部约为15.2m、下部为16.2m；周期来压期间动载系数统计结果见表1-3，来压期间支架平均工作阻力为9159KN，见表1-4。 表1-2 各支架周期来压步距 来压 次序 工作面位置 上部 中部 下部 支架号 7 8 9 30 31 32 53 54 55 76 77 78 99 100 101 122 123 124 1 9.6 9.6 9.6 13.4 13.6 / 15.2 16.2 16.2 15.6 15.6 15.6 18.8 16.4 14.2 15.6 15.6 18.8 2 14.4 14.4 15.4 14.6 10.4 11.4 14.4 14.4 14 14.4 / / 18.6 12.4 14.4 / / / 3 15.4 15.4 14.4 / 13.6 14.6 / / / / / / / 14.4 18.6 / / / 平均/m 13.1 15.2 16.2 总平均/m 14.8 表1-3 周期来压时动载系数 工作面位置 上部 中部 下部 支架号 7 8 9 30 31 32 53 54 55 76 77 78 99 100 101 122 123 124 动载系数 1.62 1.51 1.49 1.51 1.43 1.55 1.37 1.52 1.49 1.43 1.40 1.51 1.44 1.65 1.22 1.42 1.62 1.40 平均 1.51 1.4 1.46 总平均 1.477 图1-19 来压期间各支架动载系数折线图 图1-20 来压期间倾向工作阻力分布 表1-4 周期来压期间各支架工作阻力 工作面位置 上部 中部 下部 支架号 7 8 9 30 31 32 53 54 55 76 77 78 99 100 101 122 123 124 来压期间支架工作阻力 7359 7974 7331 10324 10437 11767 10408 11393 11339 11412 11191 11294 11167 10291 8468 9864 9015 9121 平均工作阻力/KN 8494 10467 8517 占额定百分比 70.8 87.2 71.0 总平均 9159 2 支架阻力特征分析 2.1 支架工作阻力频率分布 正常推进时期支架工作阻力在各区间段占的百分比统计结果如表2-1所示，再对各架不同区间的百分比以直方图形式表达，如图2-1～2-18所示。 表2-1支架工作阻力频率统计表（单位） 架号 03 34 45 56 67 78 89 9-10 10-11 11- 1000N 7 15.13 5.78 13.12 24.92 12.69 23.88 4.48 0.01 0.00 0.00 8 9.70 6.36 13.90 12.49 23.91 20.23 12.53 0.55 0.32 0.00 9 7.82 14.72 8.62 31.74 10.22 24.27 2.62 0.00 0.00 0.00 30 4.75 3.18 4.16 8.63 12.19 26.98 11.85 6.94 21.34 0.00 31 3.76 2.91 3.19 14.29 9.16 29.36 21.34 7.61 2.43 5.96 32 2.71 1.90 4.24 7.84 9.33 23.80 12.59 7.59 6.25 23.75 53 1.28 2.25 4.15 6.57 14.67 19.79 15.79 12.44 23.06 0.00 54 1.44 2.04 1.85 6.56 16.80 17.04 11.22 9.98 6.53 26.53 55 2.22 0.93 3.40 7.77 12.56 20.96 11.03 7.99 7.35 25.79 76 2.04 3.11 5.88 6.38 12.81 13.54 17.65 11.08 5.84 21.68 77 0.45 2.57 3.72 4.88 7.41 22.13 19.12 13.06 8.65 18.02 78 2.23 3.81 7.06 5.43 15.42 11.68 13.98 14.14 7.22 19.02 99 5.07 2.16 2.54 11.51 18.99 15.23 8.68 11.79 16.60 7.44 101 10.29 3.44 6.23 7.65 16.79 19.59 10.99 16.59 6.78 1.66 102 9.60 3.04 10.21 8.30 25.22 32.13 11.50 0.00 0.00 0.00 122 3.54 5.53 3.30 16.28 17.36 20.29 14.54 3.28 3.94 11.94 123 13.57 3.55 4.39 12.72 18.60 25.93 2.71 1.82 8.43 8.27 124 7.16 2.58 1.30 8.08 20.38 29.52 13.49 17.49 0.01 0.00 平均 5.71 3.88 5.63 11.22 15.25 22.02 12.01 7.91 6.93 9.45 从表2-1可以看出支架工作阻力位于4000KN以下的只占9.95，支架工作阻力大于11000KN的约占9.45，这属于不正常现象，原因是在5月5日5月11日主运皮带延伸工作面停产，上覆岩层充分运动后顶板弯曲下沉量增大会给支架施加更大载荷；支架工作阻力有49在6000KN9000KN之间，说明支架额定工作阻力为12000KN还是可以满足该工作面正常需要,支架平均工作阻力分布基本符合正态分布比较正常。 图2-1-1 7支架工作阻力分布直方图 图2-1-2 8支架工作阻力分布直方图 图2-1-4 30支架工作阻力分布直方图 图2-1-5 31支架工作阻力分布直方图 图2-1-7 53支架工作阻力分布直方图 图2-1-8 54支架工作阻力分布直方图 图2-1-10 76支架工作阻力分布直方图 图2-1-11 77支架工作阻力分布直方图 图2-1-13 99支架工作阻力分布直方图 图2-1-14 100支架工作阻力分布直方图 图2-1-16 122支架工作阻力分布直方图 图2-1-17 123支架工作阻力分布直方图 2.2支架初撑力分析 支架的初撑力直接影响到支架的支护效果，初撑力的大小对防止顶板离层、工作面煤壁的片帮起着重要作用。支架的初撑力应该尽可能大一些，但是由于液压管路损失和机械强度极限等原因限制，支架初撑力不可能太大，一般说来支架的初撑力能达到额定初撑力的80以上属于合理的范围。 为了分析工作面支架初撑力的合理性，采取了数理统计方法分析了初撑力的分布区间以及各支架初撑力的平均值，如表2-2-1所示。各支架的初撑力频率分布图如图2-2-1～2-2-18所示，工作面支架初撑力倾向分布见图2-2。 表2-2-1各支架平均初撑力统计 工作面位置 上部 中部 下部 支架号 7 8 9 30 31 32 53 54 55 76 77 78 99 100 101 122 123 124 平均初撑力值/ kN 2933 3841 3411 4569 4990 5211 5492 5107 5534 4857 5609 4980 5328 4440 4811 4673 3964 4358 总平均/ kN 4673 通过初撑力的统计，从表2-2-1可以得出，4月26日-5月13日支架的实际平均初撑力为4673KN，占额定初撑力8723KN的53.5，低于要求的80，不能满足工作面正常生产需要；但与4月1日-4月16日支架平均初撑力3658KN来比5月份初撑力有些提高，说明在跟井下工人强调初撑力作用后，工人在操作方面更加规范，分析初撑力低的原因为 通过井下现场观测支架升架过程，当升架时供液时间足够长时，液压支架左右立柱初撑力能达到25MP，约为额定初撑力的80，说明从泵站到支架供液线路长，沿程压力损失过大；供液时间短，，当工作面正常生产时，为了加快支护速度，致使工作面升架时间短，由于供液方式为“一进一回”，主系统压力短时间难以达到泵站压力。 图2-2 工作面初撑力倾向分布 图2-2-1 7支架初撑力曲线 图2-2-2 8支架初撑力曲线 图2-2-3 9支架初撑力曲线 图2-2-4 30支架初撑力曲线 图2-2-5 31支架初撑力曲线 图2-2-6 32支架初撑力曲线 图2-2-7 53支架初撑力曲线 图2-2-8 54支架初撑力曲线 图2-2-9 55支架初撑力曲线 图2-2-10 76支架初撑力曲线 图2-2-11 77支架初撑力曲线 图2-2-12 78支架初撑力曲线 图2-2-13 99支架初撑力曲线 图2-2-14 100支架初撑力曲线 图2-2-15 101支架初撑力曲线 图2-2-16 122支架初撑力曲线 图2-2-17 123支架初撑力曲线 图2-2-18 124支架初撑力曲线 3 工作面支架压力曲线 根据尤洛卡记录仪监测的矿压数据，利用天地科技股份有限公司矿压监测系统的后处理软件得到各支架工作阻力曲线，从各支架工作阻力曲线上可以看出支架实时工作状态，如支架升架和降架过程、具体每个循环初撑力和循环末阻力大小、安全阀开启值开启率和开启时间等，其中安全阀开启值的大小直接影响支架能否发挥出最大支撑力，安全阀开启率和开启时间是决定安全阀寿命的重要因素。 分析7、8、9支架工作阻力曲线可以看出，工作面上部整体压力较小，在工作面停产时最大压力也只达到8000KN，三个支架中只有8支架在4月27日安全阀开启一次，左安全阀开启值为35MP、右安全阀开启值为36MP，都小于额定43.3MP，整体开启率和开启时间较短。 30支架左柱安全阀开启值只有36MP，远小于额定43.3MP，其中4月26日日左柱安全阀开启率达到75，5月2日开启率60，5月4日开启率67；30支架右柱安全阀开启值为43MP，在额定值开启，开启率相对左柱较小。由于左柱安全阀开启值低，导致支架最大支撑力只在10000KN左右。 31支架左柱安全阀在4月27 日夜班损坏，安全阀开启值在27MP，左安全阀开启值过低导致左立柱发挥不出有效支撑作用，顶板载荷多由右立柱承担，在此期间右立柱安全阀超过额定43MP，也一直处于开启状态，直到5月2日早班，左柱安全阀换掉后，支架整体工作状态恢复正常。 53支架右柱安全阀开启值为36MP，也明显小于额定43MP，而3207工作面中部顶板压力较大，这就造成该安全阀在5月2日之前大部分时间处于开启状态。 54、55、76、77、78、100、102、122、123支架左右柱安全阀开启值都为43MP；99支架右安全阀开启值为37MP，101支架左安全阀开启值为37MP,右安全阀开启值为25MP，这就导致该支架始终处于泄压状态，支架工作阻力最高也只在8000KN，发挥不出有效支撑效果；124支架左右安全阀开启值分别为36MP、35MP，统计安全阀不合格率见表2-3-1。 表2-3-1 工作面安全阀不合格率 不合格安全阀 8左 8右 30左 31左 53右 99右 101左 101右 124左 124右 开启值/MP 35 36 36 27 36 37 37 25 36 35 开启循环次数 1 1 16 14 16 12 7 32 4 2 不合格率 27.8 左柱阻力曲线 右柱阻力曲线 左柱阻力曲线 安全阀在35MP开启 右柱阻力曲线 安全阀在36MP开启 左柱阻力曲线 右柱阻力曲线 左柱阻力曲线 安全阀在36MP开启 右柱阻力曲线 安全阀在43MP开启 右柱阻力曲线 左柱阻力曲线 开启值过低 安全阀在27MP开启 左柱阻力曲线 安全阀在36MP开启 右柱阻力曲线 左柱阻力曲线 右柱阻力曲线 左柱阻力曲线 右柱阻力曲线 左柱阻力曲线 右柱阻力曲线 左柱阻力曲线 右柱阻力曲线 左柱阻力曲线 右柱阻力曲线 右柱阻力曲线 左柱阻力曲线 安全阀在37MP开启 左柱阻力曲线 右柱阻力曲线 左柱阻力曲线 右柱阻力曲线 安全阀在37MP开启 安全阀开启过低 安全阀在25MP开启 右柱阻力曲线 左柱阻力曲线 左柱阻力曲线 右柱阻力曲线 左柱阻力曲线 右柱阻力曲线 安全阀在35MP开启 安全阀在36MP开启 4结论 4.1 正常推进时期矿压规律总结 （1）根据观测结果，工作面基本顶周期来压步距最大为18.8m，最小为9.6m，平均为14.8m；基本顶周期来压动载系数最大为1.65，最小为1.22，平均为1.47；工作面中部压力最大，上部、下部压力相对较小，其中来压期间工作面上部支架工作阻力平均达到额定工作阻力70.8；工作面中部支架工作阻力平均达到额定工作阻力87.2；工作面下部支架工作阻力平均达到额定工作阻力71.0。 （2）根据观测结果，工作面支架循环末阻力平均值为7961.2kN，为额定工作阻力66.34％；工作面的平均初撑力为4673kN，为支架额定初撑力的53.5％。 （3）根据矿压数据分析可知，该工作面支架上的小安全阀有27.8调定压力不合格，不合格安全阀最大调定压力值为37MP，最小调定压力只有25MP，远小于额定43.3MP。 观测结果表明，本套支架在工作面基本顶周期来压期间可以满足生产要求，但在来压期间动载系数较大，支架工作阻力增幅大。 4.2 建议 （1）建议后续工作面生产过程中对于不合格的安全阀及时更换，使支架发挥出良好的支护作用； （2）建议后续工作面生产过程中需要提前做好工作面周期来压期间的各项应对措施，例如保证合理较快的推进速度、保证足够初撑力等； （3）对于支架初撑力不合格问题，建议检查泵站到工作面沿程压力损失大原因，建议更改供液方式，改“一进一回”为“二进二回”，增加支架升柱时供液时间。