兰兴煤业2号煤支架选型研究

兰兴煤业2号煤支架选型研究撰写时间:202X年XX月XX日宋涛张凡摘要:调研了兰兴煤业煤层条件及2号+煤顶底板情况,分析了地质条件及柱状图确定综采面的采高。2号+煤顶底板为砂质泥岩压、泥岩等条件,根据资料对对液压支架进行了合理配套及选型,确定了支架的工作阻力和采高范围;通过FLAC3D模拟软件建立数值模型,对支护效果进行了分析,为综采面液压支架配套、选型研究提供了一定参考。Abstract:ThecoalseamconditionsofLanxingcoalindustryandtheconditionofNo.2+coalroofandfloorwereinvestigated.Thegeologicalconditionsandhistogramwereanalyzedtodeterminetheminingheightofthefullymechanizedminingface.No.2+coalroofissandstonemudstonepressure,mudstoneandotherconditions.Accordingtothedata,thehydraulicsupportisproperlymatchedandselected,andtheworkingresistanceandheightrangeofthebracketaredetermined.ThenumericalmodelisestablishedbyFLAC3Dsimulationsoftware.Thesupporteffectwasanalyzed,whichprovidedareferenceforthematchingandselectionresearchofhydraulicsupportforfullymechanizedminingface.關键词:地质条件;选型;配套;液压支架;数值模拟Keywords:geologicalconditions;typeselection;matching;hydraulicsupport;numericalsimulation中图分类号:TD355文献标识码:A文章编号:16-4311(2021)14-0137-030引言山西许多煤企业兼并重组,为合理开发煤炭资源、增强煤矿安全生产,针对兰兴煤业矿2号+煤层进行了机械化开采方案及液压支架配套方案的可行性研究。该矿井设计生产能力为90万吨,根据兰兴煤业2号+煤层赋存条件及地质条件,将年产量90万吨/年做为设计目标,进行了开采方案及综采支架配套方案分析,提出了合理的计算选型配套。1地质条件1.1煤层情况该煤层位于山西组中部,上距1号煤层约6.m,厚1.33~1.80m,平均1.55m。2号+煤层(如图1)有层夹矸约在0.7~0.8m,上部煤厚度均为1.1m;下部厚为0.5m。1.2顶底板情况直接顶为泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩,为2.50m厚度,整体较硬,便于管理。老顶为泥岩,抗压强度为38.0~73.4MPa,平均60.1MPa,单向抗拉强度为1.97~3.06MPa,平均2.15MPa,稳定性较好。2工作面采高确定该煤层距1号煤层平均6.m,厚度1.33~1.80m,全井田稳定可采。2号+煤上部理论厚度为1.2m;井下实测厚度在1.2~1.4m,多数在1.2m左右。2号+煤层理论厚度夹矸厚度在0.7~0.8m;实测厚度约0.3~0.6m。下部煤厚度为0.5m左右。通过以上分析,确定2号+煤采高:综采面最大采高为2.3m;综采面最小采高为1.8m。3架型选择由于2号+煤层顶底板是砂质泥岩、泥岩,可考虑两柱掩护式支架的平衡油缸调节顶梁合力作用,并较好地适应综采面顶板压力变化,顶梁前端支撑能力较大,支撑合力距煤壁距离较小,底板适应性强,选型配套两柱掩护式支架。3.1支护高度确定高度计算Hmax≥Mmax+(0.1~0.2)(1)Hmin≤Mmin-0.2(2)式中:Mmax:综采面最大采高;Mmin:最小采高;Hmax:架子最大高度;Hmin:最小高度。2号煤最大采高2.3m,可确定支架最大最高2.4m;伸缩比大可选双伸缩立柱,支架最小高度1.1m。3.2工作阻力计算2号+煤层直接顶为泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩,厚度为2.50m,稳定性较差,老顶是泥岩,单向抗压强度大,且稳定性较好;支架工作阻力按Ⅰ~Ⅲ级基本顶条件计算。综采面老顶周期来压步距式中:L:基本顶周期来压步距,m;q:岩梁均布载荷,取0.125MPa;H:基本顶分層厚度取5m;Rt":基本顶岩体抗拉强度选2~3MPa。代入数值得,老顶周期来压步距为11~14m。按照基本顶额定支护强度下限计算:PS=72.3hm+4.5L+78.9Bc-10.24N-62.1式中:PS:额定支护强度下限;N:直按顶与采高之比为0;hm:煤层最大采高2.3m;L:周期来压步距,井下调研为11~14m。工作阻力下限为FS=PS·(SC·BC)/KSFS:工作阻力下限;SC:中心距为1.5m;BC:最大控顶距4.0m;KS:支撑效率0.8;BC:最大控顶距4.0m。代入计算FS=3538~3625KN,工作阻力应取38KN。综合上述计算结果,2号+煤支架工作阻力应取38kN。4数值模拟分析4.1模型建立采用FLAC3D软件模拟分析,综采面支护强度为0.5MPa下进...

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