大采高綜采礦壓顯現規律實測研究

栗魯平

（潞安礦業集團潞安集團 新良友煤業公司，山西 臨汾 041206）

大采高綜采礦壓顯現規律實測研究

栗魯平

（潞安礦業集團潞安集團 新良友煤業公司，山西 臨汾 041206）

通對大采高首采工作面進行長時間的礦壓顯現監測，以及對觀測現象和數據進行分析處理，找出了其中的內在規律性，從而為大采高綜采圍巖控制積累了經驗和為大采高綜采面安全、高效生產提供了技術保證。

大采高綜采；礦壓觀測；顯現規律

1 引言

大采高綜采在我國經過多年的發展與完善，已取得了可喜的成績。借鑒已成功應用大采高綜采礦井的實際情況，可知大采高綜采對提高工作面采出率，降低工人勞動強度，降低工作面產塵濃度和提高工作面回采速度等都具有顯著地效果。然而隨著采高的加大，使得大采高工作面采場礦壓顯現、大采高煤壁控制及上覆巖層運動都具有了新的特點。因此，在實際工程中對大采高綜采工作面進行礦壓顯現規律觀測分析和總結，找出特定煤層地質條件下的內在規律，將有助于為大采高綜采的安全高效生產提供技術保證。

2 工程概況

51101工作面所在煤層為1-2煤，西翼盤區，工作面傾向長240m，煤層傾角0～3°，煤層厚度6.08m，設計采高5.5m。井下位置及四鄰采掘情況：東為西翼盤區1-2煤輔運、膠運和回風三條大巷，北為北風井巷道，西面和南面均為未開采區。51101工作面為首采工作面，其煤層頂底板特征，如表1所示。

表1 煤層頂底板特征

3 工作面礦壓觀測及結果分析

3.1 礦壓觀測方案設計

觀測方案布置的設計原則：51101工作面為首采大采高綜采面，其礦壓觀測設計原則是必須捕捉到采場頂板的初次來壓和4次周期來壓，掌握頂板來壓的宏觀規律，為支架適應性評價、合理工作阻力確定等提供理論分析的實測基礎資料。

觀測時工作面長度的中部設置1條測線，共3套支架，即70號、71號和72號支架；工作面下部布置1條測線，距機頭30m，觀測支架3架，即19號、20號和21號支架；工作面上部布置1條測線，距機尾30m，觀測支架3架，即121號、122號和123號支架。51101工作面礦壓觀測布置設計方案示意圖，見圖1。

圖1 51101首采工作面礦壓觀測布置方案設計示意圖

為了能準確地捕捉到工作面的初次來壓和周期來壓，對于正常開采時期（即初次來壓前、初壓與第一次周壓期間以及周壓與周壓之間）的采樣周期可以確定為1次/d，而對于所有的初次來壓期間和需要觀測的4次周期來壓期間，其采樣周期可以確定為30m i n/次，維持時間應為來壓開始直至來壓結束，一般為1d～2d。

3.2 礦壓顯現規律研究分析

3.2.1工作面初次來壓規律的觀測分析

工作面開采過程中支架阻力一直處于不斷變化的狀態，表現特點是不論是每個單一支架的阻力大小，還是工作面長度方向上最大壓力的分布范圍、位置以及數值增高與降低程度，都呈現動態變化。當工作面推進到41.74m，工作面聽見頂板的“咔嚓”斷裂聲音，超過30M P a的支架數量達到自開采以來的最大值，為25架，說明頂板壓力普遍增大，應為老頂（基本頂）巖層斷裂開始，此時為工作面初次來壓顯現的開始。由于工作面監控系統的累加統計數據并未考慮切眼寬度，加上切眼寬度8.5m，則初次來壓步距的初始值為50.24m。初次來壓結束時，51101工作面推進距離的平均值為49.94m，加上切眼寬度為57.44m。故此51101工作面初次來壓結束時的步距為57.44m，初次來壓持續時間為20h。綜合觀測分析結果，將初次來壓顯現的初始距離和結束距離進行平均，則51101長壁首采工作面初次來壓步距為53.84m。

據工作面支架超過30M P a的架數變化統計數據，繪制的時間與架數（>30M P a）變化曲線，見圖2。

/n

架

圖2 工作面載荷超過30MP a的支架數量變化曲線

3.2.2工作面周期來壓規律的觀測分析

對初次來壓后的工作面液壓支架支護阻力和工作面礦壓顯現進行觀測，整理了5次周期來壓時工作面5條測線的支架載荷觀測數據，周期來壓時觀測時間為30m i n～60m i n。按照工作面5條測線數據整理的結果，給出工作面5次周期來壓的基本情況，如表2所示。

由表可知，51101工作面的頂板周期來壓有如下特點：

表2 51101工作面周期來壓的統計分析表 /m

（1）工作面中部來壓比較均勻，來壓步距比較一致，而機頭、機尾測線特別是機尾測線由于受到出口的邊界影響，步距變化很大，并且來壓步距變小，即一般而言，兩個安全出口附近范圍的頂板受支撐壓力疊加的影響，來壓頻繁，但步距減小。機尾第V測線的來壓步距平均值僅為13.3m。

（2）工作面中部3條測線（I I、I I I、I V測線）的支架載荷變化能客觀地反映頂板周期來壓的動態變化情況，此3條測線的周期來壓步距平均值為20.6m，5條測線的周期來壓步距總體平均值為19.32m。

據此分析，51101工作面的周期來壓步距應為20.6m。

4 結語

由于工作面長度大，頂板來壓顯現的位置和增載幅度表現為較大的隨機性，周期來壓期間全工作面支架載荷均較大。工作面長度方向礦壓分布表現為：中部區域礦壓顯現最劇烈，支架載荷最大；距離中部較近的下部和上部區域礦壓顯現比較大,支架載荷比中部稍??；而機頭和機尾區域,礦壓顯現最緩和,支架載荷最低。因此，今后還應繼續研究工作面中部的礦壓顯現強度特征，為合理確定支架阻力和支架架型提供依據。

[1]侯凱.大采高綜采工作面礦壓顯現規律研究[J].礦業安全與環保，2009，36(4)：60-62.

[2]李建軍.大采高綜采工作面礦壓觀測與頂板管理[J].華北科技學院學報，2004，1(2)：10-12.

[3]弓培林，靳鐘銘.大采高采場覆巖結構特征及運動規律研究[J].煤炭學報，2004，29(1)：7-11.

[4]郭保華，涂 敏.淺談我國大采高綜采技術[J].中國礦業，2003，12(10)：40-42.

Field Study on Strata Behavior of Large M ining Height

LILu-ping

(Production Departmentof Xinliangyou Coal Co.,Lu'an Group,Linfen Shanxi041206)

By the long-term monitoring of strata behavior on the firstmining face with largemining height and the analysis on the observation data,the inner law was summarized for the future surrounding rock control and to provide the technological guarantee for the safe and efficient production.

large-mining-height fully mechanized mining;mine pressure observation;strata behavior law

TD 323

A

1672-5050（2011）10-0029-03

2011-04-12

栗魯平（1979—），男，山西沁縣人，大學本科，助理工程師，從事煤礦采掘技術管理方面的工作。

劉新光