针对大采高大倾角综采工作面存在矿压强烈、开采强度大、顶板容易冒落、支护难度较大的问题,以王村煤业1311工作面为研究背景,对工作面覆岩破坏规律进行研究,计算关键层和其他各层的载荷,确3D定关键层极限跨距和基本顶周期来压步距,建立FLAC数值模拟模型,研究工作面推进对垂直应力分布和垂直位移分布的影响规律;计算液压支架的工作阻力,对液压支架进行选型并分析其稳定性。结果表明,液压支架初撑力和末阻力的分布范围在4000~6000 kN和5000~7000 kN之间,大于额定工作阻力的60%占比为42.5%和70.6%,大于额定工作阻力的80%占比为0%和82.5%,没有大于额定工作阻力的情况。1311工作面选取液压支架满足井下支护需求,能够很好地适应井下大采高大倾角的复杂工况。

为进一步提升大采高工艺的开采效率,重点解决大采高工艺的煤壁片帮问题,以某矿工作面为例,在对其工作面顶底板条件分析的基础上,通过液压支架工作状态监测分析了某矿煤壁片帮的主要特征和主要原因,并针对性提出了解决煤壁片帮的具体措施。实践表明,煤壁片帮措施应用后,液压支架的平均工作阻力最大减幅为11.6%;工作面顶板初次垮落步距减少了17 m,周期来压步距减少了5 m,基本顶的初次来压步距减少了13 m;有效解决了大采高工艺的煤壁片帮问题。

对城峰煤业100501工作面预掘单回撤通道进行了掩护式支架支护的实践研究,利用井下闲置的ZY6800/23/47型支架,构建了“锚+索+网联合支护”+“掩护式液压支架”新型耦合回撤巷道支护方式。实践结果表明:巷道顶底板及两帮表面最大移近量较小,巷道围岩稳定性好,工作面回撤工期缩短25 d,创造经济效益约100万元。

液压支架技术发展迅速,超常规参数的大采高、高工作阻力的新型支架设备不断出现.随着液压支架高度和支护强度的提高,提升液压支架用阀流量是发展趋势;目前,2000 L/min超大流量液压支架用阀产品也在积极研发中.大流量已经成为液压支架用阀的发展方向.

以兖矿能源济宁三号煤矿5312大采高工作面的液压支架歪斜事故为例,对支架歪斜原因与处理方法进行分析。根据现场条件,采取充填冒顶区域、锚固煤帮、底板处理、调整支架间隙、平一级护帮板等方法进行处理,逐步将工作面恢复至正常生产状态。在此基础上,根据支架歪架成因,从压力预警、截割质量管控、初撑力管理、运输机上窜下滑防治、支架选型、智能化建设等方面提出预防措施。

根据柠条塔矿N1222综采工作面的地质特点,研究开发了ZY12000/29/65D型大采高液压支架。该支架采用两柱掩护式,支架顶梁长度较短、重量较轻、对顶板的适应性强;设计支护状态无突变的四连杆曲线,可靠性高、使用寿命长;通过有限元仿真分析,实现结构等强度设计,降低支架重量、节省成本;设计了顶梁“屋檐”机构,解决了支架顶梁和掩护梁间的漏矸问题;设计了自带弹力的弹簧导杆+油缸导杆组合式活动侧护板,实现了对支架间隙进行封闭,同时用于支架防倒、调架。结果表明:该支架支护能力、结构强度、使用效果达到预期目标,在开采过程中较好地控制了采场顶板,较好地防护了刮板输送机、采煤机的安全作业环境,减少工程维护量,保障工作面采煤效率。

全面实现采煤工作面的智能化是煤碳行业的关注焦点和企业的攻坚课题。通过对孔庄煤矿4.8 m大采高工作面实际安装现场中具体流程、安全施工等的研究,着重介绍了该工程中的支架现场安装技术与保障措施,归纳了大采高工作面安装经验,总结了施工中存在的不足,为类似的大采高智能化工作面安装项目的相关技术保障提供思考方向和相关的建议方案,对持续提高大采高工作面安装项目的效率具有重大意义。

分析了开采高度高的最上层煤的破裂规律,直接顶板和基本顶板的断裂,揭示了在综采放顶煤开采中产生强烈压力的原因,结合了围岩耦合作用,提出了一种悬臂梁的确定方法,确定了大采高综采支架的支撑强度,并提出了一种基于三维高动力水力支护的上层硬煤参数优化的三维动态设计方法。

针对大采高ZY9400/28/62型液压支架在井下使用过程中由于受力不均衡造成部分支架伸缩梁耳板容易出现弯曲变形的问题,提出了三种优化设计方案,经对比分析后确定了最优方案,即利用力的反向作用原理,在液压支架伸缩梁耳板易变形处的内侧焊接一道弯盖板,从反方向上增加一个支撑力来抵消耳板正向受力作用,从而彻底有效解决了支架伸缩梁耳板受力变形问题,具有一定的推广应用价值。

针对综采高放开采过程中支架稳定性变差的问题,在对现场液压支架阻力进行观测和理论分析的基础上,通过对液压支架的支撑阻力的频率分布、初始承载力、矿柱应力等方面进行分析,研究了ZF15000型液压支架在综采放顶煤中的动态承载特性和适应性。结果表明:ZF15000液压支架具有较高的抗冲击能力,且支架利用率高、运行合理、稳定性和可靠性高,对顶板适应性好。