综采面顶板安全保障及支架故障诊断技术

1、综采面顶板安全保障及支架故障诊断技术 支架 围岩事故约占综采面总事故的 1/ 3，尤其在采面生产地质条件复杂时更为严重。开展顶板可靠性与支架故障诊断研究成为促进综采高产高效的重要途径及采矿工程领域亟待解决的难题。针对这一难题，在平煤一矿 31060 工作面开展了支架故障诊断及顶板安全保障技术研究。1工作面条件及存在的问题31060 工作面东起三水平戊一暗斜井，西至龙池正断层，北邻未采掘的 31080 工作面，南邻31040 采空区, 走向长 2540m，斜长 170m。工作面开采戊8 煤层，该煤层厚 1.42.4m，煤层倾角为 68。工作面采用走向长壁后退式采煤法，平均采高为 1.9m，全部垮

2、落法管理顶板。使用 115 架zy2600 12/ 26a 型液压支架支护顶板，移架步距0.6m。采面支架 围岩事故较多，支架故障导致一些支架不能正常工作，顶板事故经常发生，严重影响了正常生产。2端面顶板稳定性数值分析及故障检测仪的研制2.1端面顶板稳定性数值计算分析模拟软件选用 udec 计算软件。计算模型选取工作面的推进方向 (垂直煤壁方向) 为 x 轴，沿煤壁竖直向上方向为 y 轴方向，形成了 150m 35m的计算模型。围岩本构关系采用摩尔 - 库仑模型，其中煤的内聚力 c=2.52mpa，内摩擦角= 30。模拟计算主要模拟了在梁端距( l ) 、工作阻力、立柱倾角、老顶来压与否和直接

3、顶厚度变化的条件下端面矿压变化导致煤岩体冒落的情况。例如，冒高与梁端距支护参数的关系曲线如图 2 所示。综采面端面顶板冒落高度随着梁端距的增加而增加，由于梁端距和端面距之间是线性关系，所以冒高也随着端面距的增大而增大。通过对有关计算结果的分析，得出影响综采面端面顶板稳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响因素。2.2泄漏故障检测仪的研制液压支架的泄漏有“外” 、 “内”泄漏之分，应采用不同的传感器及方法加以检测。根据实验室泄漏试验所测出的 19khz 的频带范围，设计确定滤波器的电路参数，有效滤除低频成分，由此来检测高压液体的泄漏。(1) 外泄漏检测原理: 高压液体泄

4、漏致使附近区域气体产生漩涡, 而漩涡又转变为声波，也就是泄漏产生超声波。利用超声波传感器对普通环境噪声不敏感的特点，可采用超声波传感器检测高压液体通过小孔、狭缝时所发出的通过空气传播的超声波，从而找出泄漏位置。(2) 内泄漏检测原理: 在支架液压系统内部 ,阀、立柱、千斤顶等部件发生内泄漏，液体由高压腔向低压腔流动而引起串液，需用高灵敏度压电加速度传感器来拾取高压液体因射流摩擦在泄漏缝隙处产生的振动和噪声信号，或者高速流体喷射到对面零件上引起的振动和噪声信号，经信号匹配网络、电荷放大器放大后，送滤波器，经包络解调后通过液晶显示出来。基于图 2 所示原理，研制成功了 kbf2 矿用本安型支架泄漏

5、故障检测仪。3现场实践综采面矿压观测内容包括支架工况、顶板动态、煤体片帮等，具体如下。(1) 支架液压观测。分别在 25 #、64 #、90 #支架安设圆图液压记录仪，观测上、下立柱的下腔液压，在检修班更换记录纸。(2) 顶板动态观测。工作面共设 3 条观测线 ,用测尺对顶板状况进行统计观测，观测内容有: 冒顶宽度、冒顶高度、冒顶始架位、冒顶终架位、片帮深度、片帮始架位、片帮终架位。此项工作在检修班观测。(3) 支架工况观测。按照沿工作面布置的 3 条测线，在进行顶板动态观测的同时，用坡度规、钢尺进行支架工况观测。支架工况观测内容主要包括: 顶梁俯仰角、立柱倾向角、液压支架推拉杆与运输机之间的

6、夹角以及运输机的倾向角、顶梁台阶、采高、端面距，并逐架统计各支架机械元件有无损坏，液压系统有无漏液。支架失效情况检测 ,可每隔 30 天在检修班逐架采用 kbf2 型矿用泄漏检测仪进行检测。控制综采面支架 围岩事故应从下述几个方面来治理: 对顶板进行常规观测以得出顶板条件的变化情况，重点应缩小支架端面距、切实提高实际初撑力和减少支架故障。综合数值模拟计算和现场实测数据分析结果，最终确定 31060 综采面控制指标的合理范围如表 2 示。通过实施综采面顶板安全保障及支架故障诊断技术, 31060工作面严格按照得出的支架 围岩控制指标指导管理生产。采面产量从 60586t/月上升到82595t/月, 且显著提高了工作面的安全生产水平。4结论(1) 综采面端面顶板稳定性的主要影响因素是支架端面距、初撑力和故障率。(2) kbf