预掘回撤通道双排垛式支架支护收尾期间矿压规律研究.pdf

机械工程师 MECHANICAL ENGINEER 圆园20 年第 6 期网址 电邮 hrbengineer MECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEER 预掘回撤通道双排垛式支架支护 收尾期间矿压规律研究 马国伟 （山西焦煤西山煤电晋兴能源有限公司 斜沟煤矿， 山西 吕梁 033000） 摘要以斜沟煤矿预掘回撤通道双排垛式支架支护收尾回撤工程实况为背景， 采用理论分析、 现场十字布点法收集矿压 数据、 矿压在线监测系统地面计算机监测、 数值软件曲线拟合等手段， 深入分析特厚煤层 （平均煤厚14.4 m） 综放工作面收 尾期间， 老顶周期来压步距变化规律， 以及回撤通道围岩变形、 破坏变形规律， 为预掘回撤通道巷道尺寸、 支护设计及补强 支护方案提供依据。 现场工况试验表明 新型垛式支架支护顶板效果显著， 巷道围岩变形得到有效控制， 预掘回撤通道收尾 工艺有效， 提高了收尾工效。 关键词预掘回撤通道； 矿压显现； 下沉量； 巷道支护、 垛式支架 中图分类号TD 353文献标志码粤文章编号 员园园圆原圆猿猿猿 （圆园20） 06原园116原园3 Study on the Law of Mine Pressure during the Closing Period of the Double Row Support in the Back Channel of Pre-excavation MA Guowei Inclined Ditch Coal Mine, Xishan Coal Electricity, Shanxi Xing Energy Co., Ltd., Shanxi Coking Coal, Lvliang 033000, China Abstract Based on the actual situation of the double row stacking support closing and withdrawing project of the pre excavation and withdrawing channel in Xiegou Coal Mine, this paper uses theoretical analysis, on-site cross point of mine pressure measurement, on -line monitoring system of mine pressure ground computer monitoring, numerical software curve fitting and other means, to analyze the change of the weighting step distance of the old roof cycle during the closing period of the fully mechanized caving face in the extra thick coal seam average coal thickness 14.4 m. The law of deation and failure deation of the surrounding rock of the back excavation channel provide the basis for the size of the pre excavation back excavation channel roadway, support and reinforcement support scheme. The field working condition test shows that the new-type cribbing support roof effect is significant, the deation of the surrounding rock of the roadway is effectively controlled, and the closing technology of the back excavation channel effectively improves the closing effect. Keywords pre-excavation back channel; mine pressure appearance; subsidence; roadway support; cribbing support 园引言 斜沟煤矿作为山西焦煤一个千万吨级的大型矿井， 采掘衔接问题是制约矿井能否完成设计生产能力的重要 因素。工作面收尾回撤进度是影响采掘衔接工作紧张的 一项重要课题，斜沟煤矿主要采用机掘回撤通道收尾工 艺，机掘回撤通道既避免了收尾时顶底板平稳贯通不好 控制的难题，同时也最大程度上保证了回撤通道的安全 可靠性，但综采工作面搬家倒面时间过长的问题却无法 避免和解决， 严重影响着采掘衔接工作安排。基于此， 斜 沟煤矿在23111综放工作面采用预掘回撤通道双头回撤 的工况实验， 本文整理和分析收尾期间的矿压显现规律， 为相关课题研究提供依据。 1末采期间来压步距规律分析 预掘回撤通道收尾贯通示意图如图1所示， 23111综 放面末采期间老顶覆岩活动更加频繁 工作面距停采线 30 m左右， 现场观测表明 回采面推进速度是影响老顶 扰动的主要因素之一， 正常回采速度为4.3 m/d， 来压步距 大致为14.1耀17.6 m。 收尾期间速度为0.9 m/d， 老顶来压步 距变化明显， 加之工作面铺网、 拉钢丝绳、 上原木等工序 导致支架反复升降， 加剧了顶板破断程度， 周期来压步距 降为7.4耀10.0 m， 详见表1。 2回撤通道内矿压显现规律研究 2.1 矿压监测方案 在回撤通道内利用十字布点法共布置13个测点观测 顶底板移近量，为了能够反映出收尾期间回撤通道内垛 式支架工作阻力的实时情况， 在回撤通道内安装了5台矿 图1 预掘回撤通道收尾贯通示意图 回撤通道煤柱工作面 116 机械工程师 MECHANICAL ENGINEER 网址 电邮 hrbengineer圆园20 年第 6 期 MECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEER 测区支架 编号 周期来压步距/m 第 一 次 第 二 次 第 三 次 第 四 次 （距回撤通道 5.4 m） 第五次 15 工作面下部 80 工作面中部 130 工作面上部 10.6 15.6 17.6 11.4 16.8 14.2 10.0 17.6 15.6 7.8 14.4 17.3 7.4 9.0 9.8 压在线监测压力分机， 实时记录矿压监测数据， 便于分析 矿压显现规律。 2.2 回撤通道顶底矿压规律 1工作面回采至22.8 皂时顶板沉降量开始出现变化， 在回采至距回撤通道8.8 皂时下沉量开始突增。8.8耀4.0 m 时回撤通道内垛式支架安全阀大部分开启泄液，支架工 作阻力增至44.2耀45.8 MPa （见表2） ， 回撤通道中部顶板下 沉量增幅持续较为明显， 且表现为通道中部变形量大、 两 侧变形量小的分布形式，回撤通道两侧的最小沉降值为 20.06 皂皂， 中部最大沉降值为368 皂皂。回撤通道两帮变 形有较为显著的差异， 工作面侧煤柱帮片帮严重， 最大达 820 mm， 煤柱侧帮部较为完整。 2） 工作面回采至4耀0 m时， 回撤通道工作面侧帮受采 动影响最为明显， 此时工作面帮煤壁片帮、 滚帮严重， 几 乎没有成形的煤壁。顶板围岩活动也同样处于较为强烈 阶段， 顶板下沉量总量线性升至670 mm左右。 3） 工作面贯通后， 支架保持恒定阻力， 顶板累计最大 下沉量（主要集中在回撤通道对应工作面支架72耀95） 达到806 mm左右， 如图2所示。 4）回撤通道内顶底板围岩活动以顶板下沉为主， 顶 板最小下沉量为20 mm， 最大下沉量为806 mm （对应工作 面70支架附近） ， 最大变形速度为98.3 mm/d。通道内顶 底板变形速度曲线如图3耀图6所示。 3结 论 1） 斜沟煤矿特厚煤层综放面收尾期间工作面回采至 22.8 皂时顶板沉降量开始出现变化， 8.8 皂时下沉量开始 突增， 8.8耀4.0 m阶段下沉量最为明显。 2） 收尾期间回撤通 道内顶底板围岩活动以顶板下沉为主，且表现为通道中 部下沉量大、 两侧下沉量小的规律。 3） 新型双排垛式支架 支护顶板效果显著， 顶板下沉量在可控范围内， 满足液压 支架、 三机设备等顺利回收要求。 表1 周期来压步距特征 表2 垛式支架工作阻力表MPa 压力分 机编号 工作阻力初撑力末阻力 最大平均最大平均最大平均 1 2 3 4 5 44.4 45.3 45.8 44.6 44.6 40.8 39.1 39.8 40.8 41.7 29.8 30.1 30.0 29.5 30.5 30.1 30.5 30.3 29.9 28.6 44.4 45.3 45.8 44.6 44.6 42.3 40.5 42.4 44.3 43.0 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 图 2 23111 回撤通道顶板累计下沉量 图3 7测点顶底板变形速度 图4 5测点顶底板变形速度 图5 2测点顶底板变形速度 图6 12测点顶底板变形速度 120 100 80 60 40 20 0 工作面距回撤通道距离/m 2318128640 10 8 6 4 2 0 -2 2318128640 工作面距回撤通道距离/m 120 100 80 60 40 20 0 2318128640 工作面距回撤通道距离/m 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2318128640 工作面距回撤通道距离/m （下转第122页） 117 机械工程师 MECHANICAL ENGINEER 圆园20 年第 6 期网址 电邮 hrbengineer MECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEER 1减速， 在接近开关2停止。以上可实现动力钳准确对正U 形缺口， 同时能记录上、 卸扣圈数。 3结论 综上所述， 在液压动力钳前、 后、 左、 右移动和微调及 钳体自身上、 卸扣和高、 低挡切换、 对正U形缺口等自动化 升级后， 真正实现了井口无需人员进行液压动力钳操作， 只需在司钻室或井口附近遥控操作即可实现。为油田井 口实现自动化、 智能化、 无人化 的目标提供有力的支撑。 [参 考 文 献] [1]王洪臣.石油钻井液压大钳危害因 素分析及预防对策[J].能源技术, 20157102. 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[10]乔从华. 一种可远程液控开口型液压动力钳201510892451.5 [P].2015-12-08.（责任编辑邵明涛） 作者简介胡颖1981,男,学士,工程师,从事石油井口自动化装备研 究与开发工作。 收稿日期2020-01-02 1.高低挡切换油缸 2.旋扣马达 3.柔性缓冲机构 图6高低挡及旋扣切换原理 1.接近开关12.感应块3.接近开关2 图7移动液压钳自动对缺口原理 1 2 P T 3 1 2 3 [参 考 文 献] [1]曹如彦， 刘强， 刘国栋， 等.复杂地质条件下大型综放面设备安 全回撤技术[J].煤炭工程， 2013， 45增刊131-34援 [2]冉星仕.综采工作面收尾回撤安全贯通技术研究[J].煤炭工程， 2009457-59援 [3]吕世明， 王君嵬.综采工作面安全优质快速回撤技术[J].煤炭技 术， 2010， 29479-80援 [4]张国栋， 尹福.综采工作面液压支架安全回撤工艺研究[J].煤炭 科学技术， 2012， 40814-17援 [5]郭浩森， 李化敏， 李东印， 等.重型综放工作面快速回撤与末采 期顶板控制技术[J].煤炭科学技术， 2012， 4010 34-36援 （责任编辑马忠臣） 作者简介 马国伟 （1987） ， 男， 硕士研究生， 助理工程师， 主要从事 煤炭开采方面工作。 收稿日期 2020-02-19 （上接第177页） （上接第179页） 停车后立即检查输出轴的转动灵活性，如有卡滞要及时 处理。 2） 细化发动机修理技术规范， 注意后盖与挡油环的 配合间隙， 确保发动机出厂时输出轴无任何卡滞。 4结语 完善修理要求后，经发动机台架试车及外场使用验 证， 未再有卡滞问题出现， 证明该措施有效， 可保证装备 的正常使用。 [参 考 文 献] [1]李欣,王博.某型航空发动机压气机转子卡滞故障研究[J].机械 工程师,20152225-226. [2]故障树分析程序GJB 5711-2006[S]. [3]朱继洲.故障树原理和应用[酝].西安西安交通大学出版社,1989. 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