为解决综采工作面煤层开采时所面临的矿压现象剧烈、顶板管理困难、单产率低等问题,以实践生产为例,在对其地质、煤层以及顶底板条件分析的基础上,对开采方案进行优选;同时,参照103#和105#工作面开采经验对102#综采工作面煤层的回采工艺进行设计;最后,从社会和经济效益两方面验证了开采方案和回采工艺的应用效果。

支撑掩护式液压支架作为煤矿综采工作面的主要支护设备,主要作用为支撑工作面顶板及掩护工作面支架、采煤机组等装备。针对煤矿综采工作面顶板支护要求,对支护掩护式的液压支架系统进行结构设计。该液压支架系统由顶梁、侧护梁、底座、立柱及护帮板构成,在工作过程中,立柱与侧护板位于支架一侧,支撑顶梁设于支架中部,立柱中心的四个方向具有支撑支护功能。该液压支架结构简单,制造、安装容易,生产效率高,适应性、可靠性及安全性能良好。实践表明,这种支撑掩护型液压支架能适应多种地质条件及工作环境。

针对顾北矿A组煤13121上工作面坚硬顶板俯斜长壁综采实际,建立了坚硬顶板支架结构力学模型,计算液压支架的最大支护阻力,并进行支撑掩护式液压支架的选型校核。通过在13121上工作面切眼和两巷分别进行超前深孔预裂爆破,结合FLAC3D数值模拟和综采支架压力在线监测。研究表明:采取分层开采和超前预裂爆破,有效地防止坚硬顶板悬顶过大,预裂爆破后初次来压步距为40.8 m,工作面周期来压步距为10.1~11.7 m,工作面选用短臂强支撑掩护式ZZ13000/24/50型支架,额定支护阻力13000 kN,动载系数为1.2~1.6,有效地实现A组煤上分层安全高效开采。

基于4103综采工作面复合顶板岩性及矿压来压特征进行液压支架的选型设计,从设计工作阻力及支架的适用效果两方面进行支架合理选型研究。对选用的ZY2800/13/28型支撑掩护式液压支架进行实际适用矿压监测,发现该支架能够很好地起到对复合顶板煤层工作面的控制效果,可以保证生产过程的安全可靠性。