论文部分内容阅读
中国华能集团高头窑煤矿3-1煤层液压支架已服役101、102和104工作面,103工作面是支架连续使用第4个工作面,定义现使用支架为多次服役支架,简称多役支架。煤矿多坚持支架长期服役多个工作面,性能下降后会诱发安全隐患。目前煤矿未形成一套科学的方法指导支架是否需要更换,制定判断支架是否到达服役期限的科学方法极为重要。本文通过对高头窑煤矿3-1煤层103工作面进行推进约186m的矿压观测,观测内容包括支架工作阻力、活柱下缩量和煤壁片帮等。通过矿压数据分析安全阀开启压力,计算支架阻力损失率,根据理论与现场实测研究来压期间多刀割煤循环下沉总量计算式,判断现阶段支架支撑下顶板控制效果,校核支架工作阻力是否可维护煤壁的稳定。研究发现来压时支架安全阀开启率高,动载系数大,安全阀提前开启。监测的19台支架实际额定工作阻力较出厂额定工作阻力下降约18%,整个工作面174台支架实际额定工作阻力较出厂额定工作阻力下降约18%～24.8%。顶板控制效果等级为“中”,煤壁片帮量超出煤矿制定的安全准则。以上多种指标均表示多役支架支护性能下降明显,到达工作面需要支护阻力的要求下限,需要为同煤层新开工作面开采更换新支架。支架支护性能除了通过矿压等直观因素评估外,还有众多矿井模糊因素共同影响,但众多模糊因素难以用术语精准表达,其影响支架支护性能也难以评估,故需要将模糊因素量化处理,得出支架支护性能量化后的评估值。本章引入FAHP+EWM评估多役支架支护系统性能,得到多役支架支护系统性能的量化值,得出支架支护性能评分63.31分,对应等级为“一般”。通过两种方法对多役支架支护性能评估,表明支架已到达服役年限,103工作面可以继续使用该批支架,但性能继续下降,支架可能造成安全隐患。同煤层新开工作面开采必须更换新的支架。支架合理工作阻力选定是支架选型中需要研究的主体内容。初期高头窑煤矿3-1煤层开采前支架选型,由于缺少现场观测矿压数据,只能通过理论公式计算煤层开采所需支护强度,但理论分析与实际工程参数存在一定出入,同时随着支架服役年限的增加,支架性能衰退,该批支架初期核定工作阻力时可能未考虑到使用年限和支架性能衰退的比例关系,其核定的支架额定工作阻力F=10500kN或许不是最佳选择。为增加支架可服役年限,增强支架支护性能,需要重新确定3-1煤层新开工作面支架合理工作阻力。新开工作面为105工作面,由于105工作面与103工作面位于同一煤层,开采地质条件和设计开采方式相近,根据103工作面矿压规律等核定支架合理工作阻力,采用类比估算法确定同煤层105工作面支架合理工作阻力为F=12000kN。