某礦綜采面礦壓觀測方案設計

李永剛

摘? 要：工作面事故統計表明，礦區工作面的事故主要由端面頂板冒頂、煤體片幫事故和機械故障事故等組成，工作面初次來壓和周期來壓期間發生頻率較高。結合礦區實際地質條件和發生事故的特點，了解和掌握本礦工作面的礦壓顯現規律，最終評價支架-圍巖的適應關系，確定支架-圍巖控制參數，從而在前期保證工作面安全生產，保證人員和設備的安全。

關鍵詞：初次來壓;周期來壓;礦壓規律;礦壓觀測

中圖分類號：TD355? ? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）15-0088-02

Abstract： The accident statistics of the working face show that the accidents of the working face in the mining area are mainly composed of the roof falling of the end face， the coal body spalling accident and the mechanical failure accident. The frequency of the first pressure coming from the working face and the periodic pressure coming from the working face is relatively high. According to the actual geological conditions of the mining area and the characteristics of accidents， this paper tries to interpret the law of mine pressure appearance in the working face of the mine， evaluate the adaptive relationship between the support and the surrounding rock， and determine the control parameters of the support and the surrounding rock， so as to ensure the safe production of the working face and the safety of personnel and equipment in the early stage.

Keywords： initial pressure; periodic pressure; ore pressure law; ore pressure observation

1 工作面概況

某礦區全井田的地質儲量為14.37億噸，工業儲量為10.36億噸，可采煤層儲量7.50億噸，主采煤層為3#和15#煤層。地勢西高東低，南高北低，最高標高1267m，最低點標高為1050m，平均1100m，井田內大面積被新生界紅、黃土覆蓋，基本構造形態為一單斜，近東西走向，向南傾斜，傾角為4°～21°，構造屬于簡單類略偏中等。

310201綜采面為該煤炭有限責任公司西翼首采工作面，該工作面開采山西組中部3#煤層。工作面沿3#煤回采， 3#煤層穩定，結構簡單，屬中灰、低硫的優質貧瘦煤，煤層以亮煤為主，內生裂隙發育，煤層含1～2層泥質夾矸，厚度一般為0.02～0.1米，煤層中局部有沖蝕變薄現象。煤層平均厚度2.53米;局部有偽頂，為高嶺土泥巖，厚度0.2米;直接頂為砂質泥巖，厚度從2.50～9.12米不等，局部有灰色細砂巖和2#煤線;老頂為灰色中砂巖，平均厚度8.0米;底板為灰黑色砂質泥巖，平均厚度9.37米。煤層瓦斯含量隨著其上覆基巖的厚度增加而增加，煤層瓦斯含量均大于10m3/t，相對瓦斯涌出量為15～25m3/t，屬高瓦斯工作面。煤塵無爆炸傾向。

2 礦壓觀測的目的和意義

西翼首采面-310201工作面上覆巖層厚度超過550米，3#煤層頂板組成復雜，工作面長度大，采面生產能力大。然而西翼綜采面礦山壓力及其顯現規律還尚趨于空白狀態，此外，礦井東翼的東二副巷在掘進期間和310101綜采面回采期間的東二正巷和中間巷巷道曾發生大面積冒頂和頂板下沉量大的事故。因此，在綜合現有理論、實踐成果和該煤炭有限責任公司的經驗對310201綜采工作面進行礦壓觀測。

結合礦區實際地質條件和發生事故的特點，了解和掌握本礦工作面的礦壓顯現規律，最終評價支架-圍巖的適應關系，確定支架-圍巖控制參數，從而在前期保證工作面安全生產，保證人員和設備的安全[1-3]。

3 礦壓觀測的儀器和內容

3.1 礦壓觀測儀器

據礦壓觀測的要求，需要的儀器如下：支架液壓自動記錄儀表16臺， YHY-60型支架測力儀1臺。坡度規1個，5m鋼卷尺2個，鋼板尺80cm、50cm各1個，配備礦壓信息處理和分析軟件的微機1臺。

3.2 礦壓觀測內容

（1）綜采液壓支架的液壓信息

在工作面推進過程中，利用YHY-60型支架測力儀測定支架的液壓信息，通過采集液壓信息并進行分析，結合工作面頂板冒落情況和煤壁片幫情況，確定工作面圍巖顯現規律。

（2）煤體片幫和直接頂冒落

沿整個工作面統計觀測煤體片幫和直接頂冒落情況。具體內容包括煤體片幫深度和沿工作面傾向范圍，直接頂冒寬、冒高和范圍。此項工作每隔1～2天檢修班觀測一次。

（3）支架工況采集

收集支架梁端距，頂梁走向角，頂梁臺階高度，立柱傾角傾向，推拉桿與運輸機夾角等內容。該項工作周期性進行，一周3～5次。

（4）直接頂節理分布和頂板分級分類

通過工作面測量和觀測數據分析，結合礦區實際地質條件，獲得工作面頂板初次垮落步距、老頂初次來壓步距和頂板周期來壓步距。結合頂板分級分類方法，對采場老頂進行分級，直接頂進行分類[4]。礦壓觀測內容、目的及手段見表1。

4 礦壓觀測方案

在310201工作面布置了8個測站，如圖1所示。測站位置分別為工作面5#、6#、40#、80#、81#、120#、155#和156#液壓支架處。

4.1 支架液壓信息觀測方案

在各個測站的液壓支架中，5#、6#架用來觀測工作面上部礦壓規律和上端頭礦壓顯現，80#、81#架用來觀測工作面中部礦壓規律，155#和156#架用來觀測工作面下部礦壓規律和下端頭礦壓顯現，40#和120#架則用來觀測上中部和下中部礦壓規律。

每臺支架安設兩臺YHY-60型支架測力儀，一臺用來測支架的兩立柱液壓信息，主要測量支架兩立柱下腔的液壓信息;另外一臺用來測量支架平衡千斤頂的上、下腔液壓信息。工作面總共安設了16臺支架測力儀，測力儀每5分鐘記錄一次壓力。采用YHY-60型紅外線數據采集儀采集礦壓數據，每兩天下井采集一次數據。

4.2 常規礦壓觀測方案

（1）煤體片幫和直接頂冒落觀測

沿整個工作面觀測統計直接頂冒落和煤體片幫情況。具體內容包括煤體片幫深度和沿工作面破壞范圍，直接頂冒寬、冒高和范圍。

（2）支架工況觀測

收集支架梁端距，頂梁走向角，頂梁臺階高度，立柱傾角傾向，推拉桿與運輸機夾角等內容。

5 結束語

良好的設計方案是后續觀測的重要基礎，通過合理的布置測點位置，科學的分析測量數據，發現工作面及礦區礦壓規律，對于礦山安全生產有著重要的意義和深遠的影響。做好礦壓觀測工作，才能為礦井安全生產提供重要支撐和保障。

參考文獻：

[1]李治緯.大傾角俯采綜放工作面支架工作阻力實測分析[J].山東煤炭科技，2015（08）：138-139.

[2]史久林，鄭建偉，張震，等.大采高工作面近距離雙堅硬巖層強礦壓控制研究[J].煤炭工程，2020，52（02）：59-63.

[3]劉瀛.綜采放頂煤工作面礦壓現顯規律研究[J].當代化工研究，2019（03）：88-89.

[4]耿越，段迎娟，任家敏.煤巷頂板穩定性評價方法研究[J].工礦自動化，2018，44（06）：35-39.