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2 0 0 6年第 5期 煤 炭 工 程 综敖 雅 萄支架写薅砉适应牲分析 王红胜 ，张东升 ，万志军 ，陈 涛 ，马立强 中国矿业大学能源与安全工程学院，江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 摘要 通过对任楼煤矿 7 2 1 9工作面矿压规律 实测分析 ，总结出了该工作面的矿压显现规 律、来压步距和强度 ，支架承载特性 ，掌握 了整个工作面的压力分布情 况，同时验证 了支架的 支护质量。对该矿综放工作 面开采的理论研 究和现场实践都具有参考价值。 关键词 矿压规律 ；工作阻力；支护质量 中图分类号 T D 3 5 0 ． 1 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 0 9 5 9 2 0 0 6 0 5 0 0 4 3 0 3 1 工 程概 况 任楼煤矿 7 2 1 9 工作面位于中一采区南翼深部，该面上 界标 高 一5 1 9 ． 4～ 5 4 0 ． 2 m，下 界 标 高 5 6 5 ． 6～ 5 8 8 ． 6 m，地面自然标高 2 5 m；工作面走向长 6 7 6 ～6 9 7 m， 平均6 8 6 ． 5 m，倾斜宽 1 7 4 m，面积 1 1 9 4 5 1 m 。本工作面为 7 2 、7 3煤合并区 ，煤厚 3 ． 3 ～5 ． 0 m，平 均厚 度 4 ． 4 m，煤层 赋存 稳定。直接 顶为灰 色 粉砂 岩 ，平 均厚 1 ． 9 5 m，老 顶为 细砂岩 。平均厚 8 ． 4 9 m；7 2 、7 3煤 中间局 部加 一层 炭质泥 岩 。厚度 0 ～1 ． 0 m。平均厚度 0 ． 6 m；采用 走 向长 壁后退式 综合机械化放顶煤采煤 法 。Z F S 4 4 0 0 1 5 ． 5 ／ 2 7低 位放顶煤 支架，采高 2 ． 2 m，放煤 2 ． 2 m。全部跨落法管理顶板。 年来根据负荷情况所选用的产品。它们的技术参数如表 1 所 示 。 表 1 S A 4 0与 B G 4 6 9的技术参数 比较表 通过 比较 ，选取 了 B G 4 6 9系列的 电刷 。 使用后 的 B G 4 6 9电刷与其它 电刷的 比较如图 5 、6所示 ， 图5电刷表面光洁密实，图6电刷表面有条纹和起槽现象。 图 S B G 4 6 9电刷表面 图 6 S A 4 0电刷表面 使 用B G 4 6 9 电刷与其它电刷的换向器接触表面的现象 、 比较如图 7 、8所示 ，图 7表 面产 生 了正常 的氧化膜 ，为均 匀的古铜色到深古铜色，图 8表面形成了条纹氧化膜 ，换 向器有起槽的铜金属色泽条带现象。 图 7使用 B G 4 6 9 电刷后的换 向器表 面 图 8 使 用 S A 4 0 电刷后 的换向器表面 3 结 语 多年 的维修实践证实所选取的 B G 4 6 9系列品牌的电 刷，符合南屯矿所使用的直流牵引电动机的要求。该 电刷 使用时，其表而光洁而密实，是适用于牵引电机车高效运 行 的好 电刷 ，满 足 了换 向器 的使 用 条件 ，换 向器接触 表 面 也有了显著变化 ，寿命明显提高。因此，选择好直流 电动 机 电刷 ，确实给 南屯 矿带 来 了不少 收益 ，直流 电动机 的换 向器表面光洁，氧化膜形成，不仅延长了电机使用寿命， 而且也大大地减少了直流电动机的维修工作。 责任编辑郑燕凌 收稿 日期 2 0 0 6 0 1 0 5 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 0 3 7 4 0 6 5 作者简介王红胜 1 9 7 6 ，男，安徽池州人，助教，硕士研究生，现从事采动岩体控制和矿业系统工程方向的研究 工作。 4 3 维普资讯 煤 炭 工 程 2 0 0 6年第 5期 2 工作面顶板来压规律 为 了分析沿工作 面面 长方向不同部位顶 板 的来 压规律 、 显现程度、支架的支护质量 以及开采边界条件的影响，进 而掌握整个工作面的压力分布情况，以采取针对性的有效 控制措施，沿工作面方向布置三个测区，即 I测区、Ⅱ测 区 和 Ⅲ测 区⋯ 。在 每个 测 区支 架上安 设 圆 图压 力 自记 仪 ， 用以记录支架立柱的循环阻力。I测区安设在 5 、8 、1 0号 架，Ⅱ测 区安设在 5 4 、5 7 、6 0号架，Ⅲ测区安设 在 1 0 5 、 1 0 7 、1 1 0号架。工作面测区布置如图 1 所示。 图 1 工作面测 区布 置图 2 ． 1 工作 面 来压特 点 该工作 面周 期来 压显 现明显 ，有 关数据 和参数 见表 1 ， 周期来 压 步距 最 小 1 4 ． 8 3 m，最 大 1 5 ． 3 5 m，平 均 1 5 ． 1 6 m。 来压期 间动载系数平 均 1 ． 4 4 ，接 近全 国放顶 煤工 作面 的平 均动载 系数 1 ． 3 7 ，因此老顶 来压对 支架影 响较小 。来压 期 间最大工作 阻力平 均 2 5 2 4 ． 5 3 k N，时 间加权 工作 阻 力平 均 2 2 5 1 ． 6 4 k N，分别是额定工作阻力的 5 7 ． 3 ％和 5 1 ． 2 ％。工 作面各部位平均 周期 来压 步距基 本相 同 ，整个 工作 面来 压 具有一致性 。上覆 岩层 的活 动空 间小 ，影响 程度 小 ，工作 面老顶来 压 时 的动 载 系数各 个 地点 基 本相 同。分 析可 知 ， 在该开采条件下 ，工 作 面不 同部位 矿压 显现程 度受 工作 面 边界条件 影 响 的程度 较 小 ，尤 其是 在 老顶 来压 步距 方 面 ， 使该工作面呈现 整体 来压 。支架工作 阻力随工 作面推 进循 环 的变化规律如 图 2所 示。 2 ． 2 架 工作 阻力测 定 随着工作面推 进 ，每 个循环 内支 架 阻力 的大小 因支架 操作质量 、控顶 效果 及顶板 动 态变化 的影 响而不 同 ，而且 在工作面整 体来 压 的基 础 上不 同部 位 阻力 大 小也 有差 异 ， 表 1 工作面顶板来压规律 一览表 k 5 00 0 45 0 0 4 00 0 35 0 0 3 00 0 2 50 0 2 00 0 l 5 0 0 l 00 0 O l 9 l 7 25 33 4l 49 5 7 65 73 8l 8 9 9 7 1 O 5 l l 3 循 环数 图 2 支架随工作面推进循环 的变化规律 反映了工作面顶 板的压 力 大小 、支架 的 适应性 以及 支护 效 能 的发挥程度【 。 2 ． 2 ． 1 支架 工作 阻力频率分布 图 3 ～5为统计分析得到工作面支架支护阻力 P P ， P 频率分布直方图 。由图可知 ，初撑力主要分布在 9 0 0 ～ 1 8 0 0 k N 和 1 8 0 0～ 2 7 0 0 k N 范 围 ， 占 统 计 循 环 数 的 3 5 ． 5 1 ％和 5 5 ． 1 4 ％，平 均 1 7 5 8 ． 3 k N，是 额 定 初 撑 力 的 4 3 ． 9 6 ％。最大工作阻力主要 分 布在 1 8 0 0～2 7 o 0 k N和 2 7 0 0 3 6 0 0 k N范 围， 占统 计 循环 数 的 4 2 ． 1 ％和 2 8 ． 9 ％ ，其 中 大于支架额定工 作阻力 8 0 ％ 以上 的 占 5 ． 3 ％。时 间加 权 阻 力 主要分 布在9 0 0～1 8 0 0 k N和1 8 0 0～2 7 0 0 k N范围， 占统 4 4 6 0 5 O 4 O 婚3 O 臻 2 O l 0 O 享 ＼ 哥 鞲 35 ． 51 J _ _ _ _ ● 。 _ _ _ -_ ● _ ● _ _ ● l 5 ． 6 1 1 3 ．7 4 ] 90 0 I 8 00 2 7 00 36 0 0 4 40 0 ≥ 4 40 0 阻 J／ k N 图3 初撑力 P o 2 8 9 。 5 ．3 5 ． 3 ___●_●___●●____ 9 0 0 1 8 0 0 2 7 0 0 3 6 0 0 4 4 0 0 -- 4 4 00 阻力／ k N 图 4最大工作 阻力 P 计循环 数 的 3 9 ． 8 6 ％和 4 5 ． 9 5 ％，其 中 大 于额 定 工 作 阻 力 8 0 ％以上 的仅 占 0 ． 6 8 ％。有此 可见 支架 选型 是合 理 的，由 们 ” 如 如 m O 维普资讯 2 0 0 6年第 5期 煤 炭 工 程 于支架工况不是很好，初撑阶段达不到支护要求。 、 碍 骚 3 9 ．8 6 - 8 ． I l 5 ． 4l ] O ．6 8 9 0 0 I 8 0 0 2 7 0 0 3 6 0 0 4 40 0 - 4 4 0 0 阻力／ k N 圈 5 时间加权 阻力 P 2 ． 2 ． 2 工作面支架增阻特性 工作面支架的增阻情况是支架工作特性的反映。支架 增阻量的大小 ，反 映了支 架 的支护质 量 、支架 工作状 态及 顶板的活动程度。图6 ～8为统计分析得到工作面支架增阻 频率分布，增阻主要分布在 0 ～5 0 0 k N区间。工作面上部支 架增阻量在 0 ～5 0 0 k N 的占 5 9 ． 2 8 ％；工作 面中部支架 增阻 量在 0 ～5 0 0 k N的占6 6 ％；工作面下部支架增阻量在 0 ～ 5 0 0 k N的 占5 3 ． 9 8 ％。可见 ，工作面支架增阻幅度较小 ，但 局部地点增阻还是比较强烈 ，说 明工作面顶板来压整体不 是很强烈 ，局部 地点需要 加强控 制 J 。 7 0 6 O 5 0 述 4 0 篓3 0 2 0 1 0 0 _ 1 0 0 ． 5 0 0 0 5 0 O 1 0 0 0 --1 0 0 0 阻 力 ／ k N 图6 上部增阻情况 1 1 ． 8 7 ] 1 l4 I -- 1 【 J 【 J 【 J 阻力 ／ k N 图 7中部增 阻情 况 2 ． 2 ． 3 工作面倾斜方向的压力分布 受煤层倾角、开采边界条件、回采工艺 、煤岩赋存条 件及支 护质量等 因素 的影响 ，工 作面 面长方 向顶 板 的压力 可能会 有所不 同 J 。实测 分析得 到工 作面在 来压 期间 和非 来压期 间面长 方 向 的压力 分布 如 图 9所示 。由 图 中可见 工作面顶板压力 沿工作 面方 向两端 部压 力较 高 ，而 中部 压 力则相 对较小 ，上部 比下部 压 力稍大 J 。因此 ，工 作 面上 下部更 应该 加 强顶板 控制 ，提高 支护 质量 ，增 强 对顶板 的 控 制效果 ，尤其是工作面上部 。 誉 、 坍 Z 蛊 阻力 ／ k N 圈 8 下部增 阻情 况 图 9工作阻力分布 3 支架适应性分析 1 支 架初 撑 力 主 要 分 布 在 9 0 0～ 1 8 0 0 k N 和 1 8 0 0～ 2 7 0 0 k N范 围 ，占统 计 循环 数 的 3 5 ． 5 1 ％ 和 5 5 ． 1 4 ％，平 均 1 7 5 8 3 k N，是额 定 初 撑 力 的 4 3 ． 9 6 ％ ，支 架 初 撑 力 较 低 ， 初撑阶段达不到支护要求。 2 支架 最 大 工 作 阻 力 主 要 分 布 在 1 8 0 0～2 7 0 0 k N 和 2 7 0 0 ～3 6 0 0 k N范围，占统环数的4 2 ． 1 ％和 2 8 ． 9 ％，平均 2 3 3 3 ． 5 k N，是额定工 作 阻力 的 5 3 ． 0 3 ％。说 明支 架 阻力 有 较大的富余，支架对于本面是合理的。 3 工作 面 支架 增 阻 幅度 较 小 ，增 阻 主要 分 布在 0～ 5 0 0 k N区间。顶板控制较好 ，支架选 型合理。 4 工作 面顶板 压力沿工作面方 向两端部 压力较 高 ，而 中部压力则相对较小，两端部相比基本上是上部 比下部压 力稍大。因此，工作面上下部更应该加强顶板控制。 参考文献 [ 1 ] 陈海波，孙广义，张庆宝．夹矸厚煤层综放矿压规律研究 [ J ] ．矿 山压力与顶板管理 ，2 0 0 5 ， 2 1 1 3 ～1 1 4 ． [ 2 ] 贾广辉 ．坚硬 裂隙发育 顶板综 采面矿 压显 现及其 控制[ J ] ． 矿 山压力与顶板管理 ，2 0 0 4 ， 2 2 2 ～2 3 ． [ 3 ] 刘一新 ．综采 工作 面液压支架初撑力实测研 究 [ J ] ．矿 山压 力与顶板管理 ，2 0 0 4 ， 2 1 5 ～1 6 ． [ 4 ] 钱鸣高，石平五 ．矿山压 力与岩 层控 制 [ M] 徐州 中国 矿业大学 出版社 ，2 0 0 3 ． [ 5 ] 曹建波．支架工作阻力与覆岩作用机理研究 [ J ] 矿山压力 与顶板管理 。2 0 0 4 。 1 5 7 ～5 9 ． [ 6 ] 哈瑞 山．液压支架初撑力 不足的原因及对策 [ J ] ．煤， 2 0 0 4 ， 1 ；3 3 -4 2 ． 责任编 辑程玉岭 4 5 如 们 加 0 ∞ 如 ∞ 如 加 0 莲 静臻 维普资讯
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