张立强

（山西阳煤集团开元公司，山西晋中 045400）

1 煤层地质情况

1.1 煤层结构特征

15#煤层在太原组的下部，该煤层厚度最厚处达9.03 m，最小处4.77 m，均厚6.91 m，夹矸层数1～4层，矸石厚度范围0.1～1.0 m，煤层结构复杂。在矿井有效范围内，其可采性指数为1，该煤层变异系数是13.30%，煤层稳定。

1.2 煤层顶底板岩性

基本顶：岩层为石灰岩，厚度约为12.7 m，呈灰色，质地密实，硬度较高，存在裂隙，裂隙中存在方解石、动物化石、夹杂黑色泥岩层。直接顶：岩层为泥岩，厚度约为0.85 m，呈黑色，质地密实，脆性较高。直接底：岩层为泥岩，厚度约为0.95 m，呈灰色，存在植物化石。基本底：岩层为细砂岩，厚度约为5.3 m，呈灰白色，硬度较高，纹理层水平状。

2 8711工作面概况

2.1 8711工作面主要技术参数

工作面长度563 m，倾斜长149.5 m，煤层厚5.06～7.72 m，平均厚6.12 m，开采储量494 728.9 t。该煤层倾斜角度最大值约9°，最小值约1°，均值5°。综采放顶煤液压支架使用ZF5800两柱式支架，额定初撑力26 MPa，额定工作阻力38 MPa，支护强度1 MPa，支架数量68架。

2.2 巷道布置及断面特征

该工作面采用一进两回开切巷加走向高抽巷的方式布置。其中进风巷（5.1 m×2.9 m）、回风巷（4.1 m×2.9 m）、切巷（8.0 m×2.6 m）沿15#煤下层布置，内错尾巷沿15#煤层顶板布置，走向高抽巷沿11#煤层顶板布置。

3 工作面矿压观测方案

3.1 支架内部受力观测

8711工作面支架安装有KJ653煤矿顶板动态监控与矿山压力可视化分析专家系统，该系统主要由四部分组成：监测主站、监测分站、工作面支架压力表和可视化专家分析系统（地面）。工作面支架压力表采集数据，通过无线传输至设备列车处的监测分站，监测分站通过预先敷设的专用线路将数据传输至采区配电室内的监测主站，监测主站通过一条专用的电话线将数据传输至地面可视化专家分析系统，通过采集来自井下两柱式支架控制器的数据和参数，可实现随时调用和显示数据及参数，以监视两柱式支架的动作情况，分析支架的初撑力、阻力等[2]。

3.2 液压支架立柱阻力观测

工作面监测点布置要有代表性，可反映全部工作面的实际状况。参考矿压值合理布置监测点，间隔布置监测站，观测线为各监测站内两柱式支架[3]。

8711工作面矿压观测站布置：沿工作面自上而下布置三个测区（上部、中部、下部），共安设YHY-60型矿压观测表10块：上部（3#、10#、17#）、 中 部 （24#、 31#、 38#、 45#）、 下 部（52#、59#、63#）。数据采样周期为5分钟/次，以观测两柱式支架的初撑力、阻力。为了充分掌握顶板的运动规律，以工作面试生产为观测起始点，工作面回采结束为结点，通过分析数据掌握顶板运动情况。

4 综采（放）工作面矿压观测数据及分析

4.1 8711工作面顶板运动规律分析

开始时间：2013年03月29日，结束时间：2013年04月18日。观测期内工作面推进距离共计100 m，各个液压支架整架工作阻力如图1所示。

4.2 顶板来压步距判断及来压强度确定

根据液压支架工作阻力监测数据和顶板岩层强度，工作面直接顶初次垮落步距为3.43 m；直接顶悬顶距为0 m。为直接垮落方式。8711工作面首次来压步距：基本顶28.14 m，上端头基本顶均值27.132 m，中部基本顶均值27.909 m，下端头基本顶均值29.988 m。压步距最大值约30.2 m，最小值约为4.7 m，均值13.4 m，来压周期均值3天。工作面上端头周期来压步距均值12.92 m，中部周期来压步距均值13.29 m，下端头周期来压步距均值14.28 m。

基本顶来压强度的大小通过动压系数来观测，通过对两柱式液压支架阻力监测数据分析，该工作面动压系数为1.1，强度属于缓和状。

5 支架支护阻力及支护强度的评价

5.1 支架合理支护强度计算值

通过对该工作面基本顶破断结构特征分析计算，需要支架支护强度达到863.83 kN/m2；ZF5800两柱式支架，支护强度1 MPa，符合要求。

5.2 支架工作阻力评价

5.2 .1支架初撑力评价

8711工作面采煤工作面支架初撑力如表1所示，初撑力实测值分布区间图如图2所示。

表1 8711工作面采煤工作面支架初撑力

图2 初撑力实测值分布区间 （单位：MPa）

两柱式支架初撑力均值20.9 MPa，最高初撑力是33.3 MPa（最大值占整个支护阻力区间的 1.12%）。ZF5800两柱式支架，额定初撑力26 MPa，说明支架初撑力略高。

5.2.2 支架循环末工作阻力评价

8711工作面采煤工作面循环末工作阻力如表2所示，循环末工作阻力实测值分布区间图如图3所示。

两柱式支架，循环末工作阻力均值24.04 MPa，循环末工作阻力最高值约38.83 MPa（最大值占整个支护阻力区间的5.82%）。ZF5800两柱式支架，额定工作阻力38 MPa。可见，该类型支架适合当前工况。

5.2.3 时间加权平均工作阻力评价

分析数据见表3、分布区间见图4。

表2 8711工作面采煤工作面支架循环末工作阻力

图3 循环末工作阻力实测值分区区间 （单位：MPa）

表3 8711工作面采煤工作面支架时间加权平均工作阻力

图4 时间加权平均阻力实测值分布区间 （单位：MPa）

两柱式支架，时间加权平均工作阻力均值18.68 MPa，时间加权平均工作阻力最高值34.77 MPa（循环末工作阻力最大值占整个支护阻力区间的0%），综采放顶煤液压支架使用ZF5800两柱式支架，额定工作阻力38 MPa，说明两柱式该型号支架支撑顶板是十分可靠的。

6 结束语

从8711工作面使用ZF5800两柱式支架试验情况、实际使用效果看，该支架支护情况良好，顶板岩层可靠安全。由此可见，两柱式支架的试用是成功的、值得推广应用。

［1］方新秋，钱鸣高.支架架型对综放顶板稳定性的影响［J］.辽宁工程技术大学学报，2004（05）：581-584.

［2］岑传鸿.采场顶板控制及监测技术［M］.徐州：中国矿业大学出版社，1998.

［3］唐小锋.两柱掩护式低位放顶煤电液控制液压支架的应用［J］.现代矿业，2013（10）：148-150.