綜采面頂板安全保障及支架故障診斷技術(shù)

1、解決方案示范文本 | Excellent Model Text 資料編碼：CYKJ-FW-364編號：_綜采面頂板安全保障及支架故障診斷技術(shù)審核：_時間：_單位：_綜采面頂板安全保障及支架故障診斷技術(shù)用戶指南：該解決方案資料適用于為完成某項目而進(jìn)行的活動或努力工作過程的方案制定，通過完善工作思路，在正常運行中起到指導(dǎo)作用，包括確定問題目標(biāo)和影響范圍、分析問題并提出解決方案和建議、成本計劃和可行性分析、實施和跟進(jìn)。可通過修改使用，也可以直接沿用本模板進(jìn)行快速編輯。支架 圍巖事故約占綜采面總事故的 1/ 3，尤其在采面生產(chǎn)地質(zhì)條件復(fù)雜時更為嚴(yán)重。開展頂板可靠性與支架故障診斷研究成為促進(jìn)綜采高產(chǎn)高效

2、的重要途徑及采礦工程領(lǐng)域亟待解決的難題。針對這一難題，在平煤一礦 31060 工作面開展了支架故障診斷及頂板安全保障技術(shù)研究。1工作面條件及存在的問題31060 工作面東起三水平戊一暗斜井，西至龍池正斷層，北鄰未采掘的 31080 工作面，南鄰31040 采空區(qū), 走向長 2540m，斜長 170m。工作面開采戊8 煤層，該煤層厚 1.42.4m，煤層傾角為 68°。工作面采用走向長壁后退式采煤法，平均采高為 1.9m，全部垮落法管理頂板。使用 115 架ZY2600 12/ 26A 型液壓支架支護(hù)頂板，移架步距0.6m。采面支架 圍巖事故較多，支架故障導(dǎo)致一些支架不能正常工作，頂板

3、事故經(jīng)常發(fā)生，嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)。2端面頂板穩(wěn)定性數(shù)值分析及故障檢測儀的研制2.1端面頂板穩(wěn)定性數(shù)值計算分析模擬軟件選用 UDEC 計算軟件。計算模型選取工作面的推進(jìn)方向 (垂直煤壁方向) 為 x 軸，沿煤壁豎直向上方向為 y 軸方向，形成了 150m ×35m的計算模型。圍巖本構(gòu)關(guān)系采用摩爾 - 庫侖模型，其中煤的內(nèi)聚力 C=2.52MPa，內(nèi)摩擦角= 30°。模擬計算主要模擬了在梁端距( l ) 、工作阻力、立柱傾角、老頂來壓與否和直接頂厚度變化的條件下端面礦壓變化導(dǎo)致煤巖體冒落的情況。例如，冒高與梁端距支護(hù)參數(shù)的關(guān)系曲線如圖 2 所示。綜采面端面頂板冒落高度隨著梁端距

4、的增加而增加，由于梁端距和端面距之間是線性關(guān)系，所以冒高也隨著端面距的增大而增大。 通過對有關(guān)計算結(jié)果的分析，得出影響綜采面端面頂板穩(wěn)定性的主要因素是端面距和支架的工作阻力，其中端面距是最主要的影響因素。2.2泄漏故障檢測儀的研制液壓支架的泄漏有“外” 、 “內(nèi)”泄漏之分，應(yīng)采用不同的傳感器及方法加以檢測。根據(jù)實驗室泄漏試驗所測出的 19kHz 的頻帶范圍，設(shè)計確定濾波器的電路參數(shù)，有效濾除低頻成分，由此來檢測高壓液體的泄漏。(1) 外泄漏檢測原理: 高壓液體泄漏致使附近區(qū)域氣體產(chǎn)生漩渦, 而漩渦又轉(zhuǎn)變?yōu)槁暡?，也就是泄漏產(chǎn)生超聲波。利用超聲波傳感器對普通環(huán)境噪聲不敏感的特點，可采用超

5、聲波傳感器檢測高壓液體通過小孔、狹縫時所發(fā)出的通過空氣傳播的超聲波，從而找出泄漏位置。(2) 內(nèi)泄漏檢測原理: 在支架液壓系統(tǒng)內(nèi)部 ,閥、立柱、千斤頂?shù)炔考l(fā)生內(nèi)泄漏，液體由高壓腔向低壓腔流動而引起串液，需用高靈敏度壓電加速度傳感器來拾取高壓液體因射流摩擦在泄漏縫隙處產(chǎn)生的振動和噪聲信號，或者高速流體噴射到對面零件上引起的振動和噪聲信號，經(jīng)信號匹配網(wǎng)絡(luò)、電荷放大器放大后，送濾波器，經(jīng)包絡(luò)解調(diào)后通過液晶顯示出來?；趫D 2 所示原理，研制成功了 KBF2 礦用本安型支架泄漏故障檢測儀。3現(xiàn)場實踐綜采面礦壓觀測內(nèi)容包括支架工況、頂板動態(tài)、煤體片幫等，具體如下。(1) 支架液壓觀測。分別在 25 #

6、、64 #、90 #支架安設(shè)圓圖液壓記錄儀，觀測上、下立柱的下腔液壓，在檢修班更換記錄紙。(2) 頂板動態(tài)觀測。工作面共設(shè) 3 條觀測線 ,用測尺對頂板狀況進(jìn)行統(tǒng)計觀測，觀測內(nèi)容有: 冒頂寬度、冒頂高度、冒頂始架位、冒頂終架位、片幫深度、片幫始架位、片幫終架位。此項工作在檢修班觀測。(3) 支架工況觀測。按照沿工作面布置的 3 條測線，在進(jìn)行頂板動態(tài)觀測的同時，用坡度規(guī)、鋼尺進(jìn)行支架工況觀測。支架工況觀測內(nèi)容主要包括: 頂梁俯仰角、立柱傾向角、液壓支架推拉桿與運輸機(jī)之間的夾角以及運輸機(jī)的傾向角、頂梁臺階、采高、端面距，并逐架統(tǒng)計各支架機(jī)械元件有無損壞，液壓系統(tǒng)有無漏液。支架失效情況檢測 ,可每

7、隔 30 天在檢修班逐架采用 KBF2 型礦用泄漏檢測儀進(jìn)行檢測。控制綜采面支架 圍巖事故應(yīng)從下述幾個方面來治理: 對頂板進(jìn)行常規(guī)觀測以得出頂板條件的變化情況，重點應(yīng)縮小支架端面距、切實提高實際初撐力和減少支架故障。綜合數(shù)值模擬計算和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)分析結(jié)果，最終確定 31060 綜采面控制指標(biāo)的合理范圍如表 2 示。 通過實施綜采面頂板安全保障及支架故障診斷技術(shù), 31060工作面嚴(yán)格按照得出的支架 圍巖控制指標(biāo)指導(dǎo)管理生產(chǎn)。采面產(chǎn)量從 60586t/月上升到82595t/月, 且顯著提高了工作面的安全生產(chǎn)水平。4結(jié)論(1) 綜采面端面頂板穩(wěn)定性的主要影響因素是支架端面距、初撐力和故障率。(2)