大傾角綜放采場礦壓規律及顯現特點研究

武浩軍

（山西汾西礦業集團賀西煤礦， 山西 柳林 033300）

1 地質工程概況

某煤礦44407工作面走向長605m，傾斜長95m，煤層厚度13.5～23 m，平均15.5 m，煤層結構較簡單；煤層傾角38°～49°，平均43.5°；基本頂為中粗細砂巖，淺灰色，泥質膠結，層理發育，厚度＞20.5 m；直接頂為泥巖、粉砂巖，灰、深灰色，小型斜層理發育，厚度3.8 m，直接底為泥巖，深灰色，致密，較硬，厚度0.8 m，老底為中粗砂巖，深灰、灰綠色，局部地段含礫石，厚度17.5m；工作面巷道按走向長壁一次采全厚布置；運輸順槽靠近煤層頂板，回風順槽沿煤層底板破三角巖。

2 礦壓監測

2.1 觀測方案

在回采工作面布設上、中、下3個測區，通過對液壓支架壓力值的監測來推斷頂板運動情況。在回采巷道內各布置5個測站，對兩順槽的表面位移及超前支承壓力進行監測，表面位移監測采用傳統的十字監測法，超前支承壓力用壓力表對單體支柱進行監測，同時記錄測點在工作面推進過程中的礦壓顯現特征[1-3]。

2.2 工作面礦壓監測結果分析

根據文獻[4-5]中礦壓監測所述，隨工作面推進采場礦壓變化情況見表1。

表1 采場礦壓變化特征描述

工作面推進過程中，沿走向方向支架受載情況，高低起伏變化，來壓較為明顯，但來壓強度不高(見圖1)，沿傾斜方向礦壓規律一般為中上部最大，上部次之，下部較小。初采階段采場周期來壓的強度及持續時間較初次來壓要小得多，來壓前煤壁片幫較多，煤爆聲頻繁，來壓時特別是初次來壓支架立柱安全閥頻繁開啟，活柱下縮量最大，而后支架壓力持續居高，來壓步距太不明顯，但顯現較為劇烈[2-3]。

圖1 走向支架載荷變化

3 回采巷道礦壓監測結果分析

文獻[1-3]中對44407采場巷道圍巖活動進行監測，監測結果如圖2、下頁表2所示。

圖2 巷道頂板位移5號測點監測結果

從圖2中可知，隨著工作面向前推進，兩順槽頂板都有明顯下沉，運輸順槽頂板下沉呈緩慢增大，而回風順槽頂板卻有明顯的驟增過程。巷道頂板測點下沉位移量從0增大到90.170 mm，在距工作面30 m之前上下順槽頂板下沉大致相同，而之后隨之工作面推進上下順槽頂板變形發生較大差異，回風順槽巷道變形量明顯大于運輸順槽，下沉速度明顯高于運輸順槽，在工作面推進至測點時差值達到最大，相差近80 mm，這說明兩順槽礦壓顯現存在明顯差異，回風順槽超前支承壓力明顯影響范圍為30 m左右，而運輸順槽則比較小，大約為20 m左右。

表2 同一個工作面順槽距工作面的距離下巷道壓力觀測結果

從表2中可知，回風順槽早超前45～50 m范圍內進入超前壓力影響范圍，壓力強度達到5～6 MPa，支承壓力峰值出現在工作面前方4～5 m；運順順槽超前壓力影響范圍同樣出現在超前工作面45～50 m，壓力強度峰值為4.5 MPa，出現在工作面前方3～4 m范圍內。回風順槽超前頂板壓力在30 m范圍內，明顯高于運輸順槽，最大差值1 MPa，說明上部順槽壓力較大。

4 結論

本文對綜放采場礦壓規律進行分析，得出了傾角的變化引發采場圍巖活動發生了一系列變化。采場礦壓規律發生變化，工作面來壓不同步性突顯，傾向壓力的空間性突顯，采場頂板空間運動關系發生改變，導致兩順槽礦壓顯現異樣性。

從本文現場監測結果來看，隨采場傾角增大，工作面兩端位置來壓不同步，上部在時間上來壓早于下部，當來壓步距卻小于下部；各支架之間工作阻力不均衡分布，一般為中上部最大，上部次之，下部較小；上下順槽支承壓力峰值不同，回風順槽壓力及峰值區均大于運輸順槽；上下順槽礦壓顯現程度也不同，上順槽礦壓顯現較為明顯，采動影響范圍較大。

總之，隨角度增大，工作面傾向方向上礦壓規律跟理論分析結果基本一致。采場走向上支承壓力范圍也有明顯不同，傾向上兩端礦壓顯現變化相差越來越明顯，這些都說明了煤巖傾角對采場圍巖的影響作用。