深部中厚煤層礦山壓力顯現規律研究

倪紹武

摘 要：本文針對丁集煤礦1232（1）工作面特點，在工作面布置了礦壓顯現在線監測系統，對工作面液壓支架工作阻力情況進行了實時監測。通過整理和分析監測數據，對深部中厚煤層的礦壓顯現規律進行了研究。

關鍵詞：礦壓顯現；工作阻力；順槽變形

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.082

1 工程概況

丁集煤礦1232（1）工作面埋深約800～900m，主采11-2煤，走向長度約1620m，傾斜長度約116m，采煤方法為綜采一次采全高，采用垮落法處理采空區。

根據1242（1）工作面實際揭露及地面6個瓦斯孔資料、補08-2孔資料，11-2煤厚0.9～3.55m，平均2.7m。11-2煤頂板普遍發育11-3煤，11-3煤厚平均0.5m，與11-2煤間距為0.5～7.8m，平均為2.4m；底板發育11-1煤，與11-2煤間距平均為2.6m。煤層直接頂為泥巖，厚0.5～7.8m，平均2.4m；老頂為細砂巖，厚16.4～23.85m，平均21m。直接底為泥巖，平均厚2.6m；老底為細砂巖，平均厚1.6m。

為掌握1232（1）工作面礦壓顯現規律及支架受力情況，在工作面上部、中部、下部布置了3個測站，對應支架編號為11#～12#、37#～38#、63#～64#，采用支架壓力在線監測系統對3個測站液壓支架的受力情況進行實時監測，當工作面從開切眼推進時開始記錄液壓支架的阻力狀態。

2 工作面礦壓顯現規律分析

根據在線監測系統收集到的數據進行整理和分析，工作面礦壓顯現規律如下。

2.1 直接頂初次垮落步距

在線監測數據顯示，當1232（1）工作面回采長度達到13.6m時，直接頂開始出現垮落。根據直接頂初次垮落步距的定義，1232（1）工作面回采長度達到15.8m時，直接頂在傾斜方向垮落范圍超過工作面長度的一半，據此判定1232（1）工作面直接頂初次垮落步距為15.8m。此時，礦山壓力顯現并不明顯。

2.2 老頂來壓特征

（1）老頂初次來壓。在分析老頂來壓特征時，根據3個測站采集的數據，每個測站2個液壓支架工作阻力的平均值作為該測站的支架數據，進而對1232（1）工作面老頂初次來壓步距、影響范圍和動載系數等特征進行分析。所得到的分析數據如表1所示。

由表中數據可知，隨著工作面向前推進，工作面老頂來壓步距、動載系數、影響范圍和時間在傾斜方向上并不一致，分布并不均勻。老頂來壓步距在工作面中部相對兩端較大，影響范圍相對較廣，影響時間也較長，液壓支架工作阻力也最大，但動載系數在工作面上部較大。

1232（1）工作面液壓支架額定工作阻力為8000kN，來壓期間，工作面最大工作阻力平均值達到6345.8kN，占比達到79.3%。此外，來壓動載系數平均值達到1.92。說明老頂初次來壓比較強烈。

現場觀測還發現，當老頂來壓時，頂板巖層伴有巖石斷裂的聲響，多處煤壁出現片幫，并且主要集中在上部0.3m范圍內，深度較小。

（2）老頂周期來壓。采用同樣的數據處理方法，對老頂周期來壓特征進行分析，所得數據如表2所示。

由表中數據可知，工作面回采時，老頂周期來壓在工作面傾斜方向上也不同步。來壓步距呈現中間小、兩端大的特點，并且下部來壓步距最大，達到18.5m。結合初次來壓的分析數據，周期來壓的動載系數、影響范圍和影響時間無明顯規律，這是因為這些指標受頂板巖性和內部節理、裂隙發育的影響較大。

周期來壓期間，工作面中部液壓支架工作阻力較大，部分支架工作阻力甚至超過了額定工作阻力，總體工作阻力平均值為6877.5kN，占比達到85.9%；最大工作阻力平均值為7420.4kN，占額定工作阻力的92.7%。

結合現場觀測發現，周期來壓期間，工作面煤壁片幫現象更為嚴重，在工作面中部，片幫深度達到300～500mm，長度一般超過12m。周期來壓過后，在液壓支架后方出現不同程度的間斷性懸頂，工作面上部為3～7m，中部為1～3m，下部為4～6m。

此外，根據統計，回采過程中，初撐力達到額定工作阻力80%的液壓支架的數量占總數的22%左右，最大工作阻力超過額定工作阻力80%的液壓支架占總數的50%左右，甚至有6.4%左右的液壓支架最大工作阻力超過額定工作阻力。由于周期來壓強度比較劇烈，在工作面回采時，要適當增大液壓支架的初撐力，并在合適的時機進行移架，從而保證回采安全。

3 結語

根據礦山壓力在線監測系統的數據分析，1232（1）工作面初次來壓步距為15.8m，且強度不大，但周期來壓比較劇烈。在周期來壓期間，工作面液壓支架雖然能夠滿足支護要求，但工作阻力較大，甚至部分液壓支架工作阻力超過額定工作阻力，因此應增大其初撐力，以確保工作面回采安全。

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