淺埋煤層綜采工作面礦壓顯現規律研究

摘要：文章結合神東烏蘭木倫煤礦綜采工作面情況，設計合理的淺埋煤層工作面礦壓監測方案。通過12305工作面實測數據整理及分析，結果表明：根據統計通過對12305綜采工作面工作面周期來壓步距為9～11m，平均來壓步距為10m。工作面停產或因為各種原因長時間不能順利推進時工作面周期來壓步距將會縮短，一般為7～8m；一般前一次來壓步距短則下一次來壓步距長；工作面在推進速度快的情況下來壓步距將會相對增大。

關鍵詞：淺埋煤層；綜采工作面；礦壓監測；液壓支架；礦壓顯現規律

中圖分類號：TD323 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）33-0137-02

1 概述

12305綜采工作面為12煤三盤區第五個工作面，北部靠近緊鄰12306工作面，南側緊靠沖刷變薄帶；西側靠近12煤四盤三條大巷。12305綜采工作面共布置6條巷道，分別為12305運輸順槽、12305回風順槽、12305切眼1、12305切眼2、12305回撤通道、12305輔撤通道。

該區呈沙丘地貌，地表基本為第四系風積沙所覆，沙丘、沙垅發育。地表植被叢生。根據12305面現有地質資料分析，工作面兩順槽在掘進過程中，未發現大中型構造。根據在12305順槽揭露情況，煤層表現為寬緩波狀起伏，總體為負坡推進。12305回順11D～12D揭露一沖刷變薄帶，影響推進長度56m，最大切割深度1.1m；12305回順23D至切眼揭露沖刷變薄帶，影響推進長度640m，最大切割深度1.9m，該條沖刷變薄帶對回采有較大的影響；12305回順II15#調車硐揭露F3-19正斷層，產狀：傾向246°、傾角30°、落差2.6m，預計影響推進140m；12305回順I和12305回撤通道揭露正斷層F3-14，產狀：傾向287°、傾角48°、落差2.0～2.3m，對工作面回采及貫通有一定的影響。

2 綜采工作面礦壓檢測

2.1 淺埋煤層12305工作面礦壓監測的目的

在淺埋煤層工作面的主要監測目的為：（1）通過綜采工作面兩順槽超前支護段礦壓顯現觀測，掌握順槽超前影響范圍和程度，對順槽超前支護提出合理化建議。（2）通過對頂板壓力的來壓規律分析，實現頂板來壓步距的壓力強度的預測，提供合理的頂板控制依據。（3）掌握回采工作面上覆巖層運動橫向和縱向的發展規律及移動概況與支架的相互關系，更好地進行老頂來壓的預報，提出合理的頂板管理措施，如支護方式、支護強度、特種支護、回采工藝等，為工作面的高產、高效安全生產創造良好的技術條件。（4）對在12305工作面回采工程中采用的新技術新工藝進行進行資料積累，從礦山壓力角度對應用效果提出評定性意見，為采煤工藝的創新和改進創造做必要的技術準備。（5）對采煤工作面支護質量進行監測，任務包括監測日常生產過程中支架的支護質量、圍巖移動概況、不安全隱患因素等，以達到安全生產可靠的目的，在保證頂板安全的前提下充分發揮綜采液壓支架的優勢。（6）掌握巷道支架與圍巖的相互關系，其任務包括提出合理的圍巖松動范圍、確定合理的巷道支護型式和支護參數。（7）研究掌握采動影響和支撐壓力的分布規律，其任務包括確定回采巷道的支護參數、確定煤壁前方巷道合理的維護范圍、確定工作面的端頭支護的技術措施等，以保證安全生產、提高資源的回收率、提高技術經濟效果等。

2.2 工作面測站布置

工作面每臺支架安裝有壓力傳感器，同時將壓力傳感器接入PMC-R上，利用每班支架工每刀煤對PMC-R上的壓力讀數進行觀測記錄，觀測安全閥開啟情況機頂板漏矸、煤壁片幫情況，對支架的工作阻力、供液壓力等自動監測記錄。

2.3 工作面兩巷測站布置

根據監測需要，在工作面兩巷分別布置超前支護監測設備、頂板離層監測設備，具體安設距離為：受一次采動影響的綜采順槽安設間距200m，受二次采動影響的綜采順槽安設間距100m，綜采工作面切眼及回輔撤通道安設間距50m，構造發育段的綜采順槽安設間距為50m。離層儀安設淺孔深度3m，觀測范圍0～3m，深孔安設深度8m，觀測范圍0～8m。

頂板離層儀讀數初始值統一設置為（10mm，10mm）。

3 工作面實測結果分析

為了更好地分析工作面周期來壓步距以及壓力分布和抗壓強度，在選擇工作面107套支架A=5（=1，2，…35）為研究對象，連續地觀察，每割一刀煤（步循環0.865m）記錄一次，然后使用Excel軟件制作圖表分析，通過連續的表面用不同的顏色和陰影顯示壓力板呈現出的趨勢，這更直觀地觀察頂板巖層的活動和周期來壓的步距。通過對12305綜采工作面連續觀測90m。共觀察到9次周期來壓，周期平均來壓步距為10m。

根據以上實測情況可知：（1）工作面初次來壓步距為10m。（2）通過對12305綜采工作面連續觀測近90m，利用Excel軟件將礦壓數據制成曲面圖。根據統計周期來壓布距為9～11m。周期來壓時，工作面持續距離為1.6m。工作面正常推進時支架的正常載荷為320bar左右。工作面在來壓狀態下表現不均勻，隨著工作面的推進，局部先來壓，局部支架先出現周期來壓現象。支架在來壓期間工作阻力平均在450bar左右。（3）工作面支架在周期來壓期間，頂板下沉，支架立柱壓力增大，全面在450bar左右，局部壓力較大的地方超過480bar，立柱下縮量在5mm左右，平衡千斤頂縮進量在2～4mm，支架尾梁被頂板下沉壓下，支架仰俯角增大。

4 結語

（1）根據統計通過對12305綜采工作面工作面周期來壓步距為9～11m，平均來壓步距為10m。工作面停產或因為各種原因長時間不能順利推進時工作面周期來壓步距將會縮短，一般為7～8m；一般前一次來壓步距短則下一次來壓步距長；工作面在推進速度快的情況下來壓步距將會相對增大。（2）來壓段工作面支架安全閥大多數開啟，支架壓力為400～520bar，煤壁片幫嚴重，且工作面容易漏頂，此時必須加強工作面頂板控制。

參考文獻

[1] 黃慶享.淺埋煤層長壁開采頂板結構及巖層控制研究[M].徐州：中國礦業大學出版社，2000.

[2] 李金華，谷拴成，李昂.淺埋煤層大采高工作面礦壓顯現規律[J].西安科技大學學報，2010，（4）.

[3] 崔廷鋒，張東升，范鋼偉，姜玉超，王曉智.淺埋煤層大采高工作面礦壓顯現規律及支架適應性[J].煤炭科學技術，2011，（1）.

[4] 張愛英.淺埋煤層工作面礦壓顯現規律研究[J].中國煤炭，2011，（2）.

[5] 任建喜，史喆，黨超，王金華，郇瀾.淺埋煤層長壁工作面礦壓顯現規律現場監測研究[J].中國安全生產科學技術，2011，（12）.

作者簡介：馬添虎（1986-），男，遼寧撫順人，中國神華神東煤炭集團烏蘭木倫煤礦助理工程師，碩士研究生，研究方向：采礦工程及技術。endprint