14142綜采工作面礦壓觀測及顯現特性研究

田文龍

摘要：為研究 14142 綜采工作面頂板活動規律以及其礦壓顯現特性，更好的評價頂板支架對頂板運動的適應性，因此需要對該面回采過程進行持續的礦壓觀測。研究結果表明：當工作面推進進度達到0～200m時，工作面周期來壓和非來壓期間液壓支架工作阻力區分度較為明顯，工作面來壓顯現較為明顯;當工作面推進進度達到200～488m時，工作面周期來壓顯現比較強烈，支架工作阻力普遍較高，高于其它時期的周期壓力工作阻力值。本次礦壓觀測分析，將對工作面回采期間的礦壓顯現進行分析，從中得到反映頂板活動規律的相關技術參數。

關鍵詞：礦壓觀測;步距;周期來壓;礦壓顯現;阻力

Abstract： In order to find out the activity rule and the characteristics of the mining pressure of the 14142 fully mechanized mining face and evaluate the adaptability of the support to the roof movement of the working face， it is necessary to carry out continuous mine pressure observation on this face.The results show that： when the working face is advancing 0～200m， the working resistance of hydraulic support is distinguished obviously during periodic weighting and non weighting， and the weighting behavior of working face is obvious; When the working face advances 200～488m， the periodic weighting behavior of the working face is relatively strong， and the working resistance of the hydraulic support is generally higher than that of the periodic pressure cycle in other periods. This observation analysis will analyze the ore pressure information during the stopping of the working face， so as to obtain the relevant technical parameters reflecting the roof activity rule and the analysis of the adaptability of the support.

0? 引言

近年來，我國煤炭儲量依然豐富，隨著煤炭資源的不斷產出，煤炭開采慢慢向深部厚煤層轉移，煤炭開采正處于近距離煤層群聯合開采階段或向近距離煤層群聯合開采過渡階段。較單煤層開采相比，開采深度越大，煤層越厚，礦壓顯現越明顯[1～3]。此外，上位煤層開采不斷改變下位煤層頂板賦存狀態，其連續性、整體性和穩定性也會發生變化，一些深部特厚煤層開采工作面頻繁出現支架立柱大幅下縮等強礦壓現象[4～6]。

目前，隨著科學技術不斷的發展與先進礦山設備的研發與應用，在煤礦開采過程中，綜采工作面機械化利用程度越來越高，與之相對應觀測到的礦壓顯現數據也越來越龐大[7～9]。面對如此龐大的礦壓監測數據量，只通過傳統的人工分析和半人工分析已經不能夠高效率的解決，必須采用大數據手段對其分析處理。許多專家、學者對采場礦壓顯現規律及液壓支架適應性做了大量研究，一部分專家和學者從礦壓規律方面著手，通過理論計算、數值模擬等方式對工作面長度、埋深等條件下的采場礦壓顯現特征進行了對比研究，另一部分專家和學者基于特定地質條件下采場礦壓顯現特征，對綜采面液壓支架適應性做了大量研究，也取得了很多有價值的成果[10～11]。本文基于九里山煤礦14142工作面為工程背景，通過采用礦壓理論計算、現場動態實時監測等手段對液壓支架的工作阻力、工作周期來壓進行了分析研究。

1? 工程概況

14142采煤工作面位于14采區西翼下部，其北鄰14122工作面（已回采結束），南鄰亮馬村斷層防隔水煤柱，東接14軌道上山和采區沉淀池保護煤柱，西至井田邊界防隔水煤柱，底板有14141運輸底抽巷。該回采工作面地面標高+90.47～+93.56m，回采標高在-178.6～-238.1m之間，可采走向長度756m，傾斜長度為150m，面積113400m2。煤層頂底板情況如表1所示。

2? 工作面礦壓檢測方案及設備

14142 綜采工作面礦壓監測系統主要由礦用本安型頂板壓力無線監測分站、礦用本安型數據傳輸無線分站、礦用本安型監測主站、礦用本安型網關和電源箱構成。系統最后進入工業環網，上傳至地面，由相關技術管理人員利用專業軟件進行分析報告。

2.1 觀測方法? 工作面支架初撐力及工作阻力：工作面支架每間隔不超過5架必須在前后立柱各安裝BZY型礦用雙針耐震專用壓力表，由支架維修工做好維護管理，由驗收員負責觀測每班觀測支架初撐力，每天觀測一次支架工作阻力，并認真填寫觀測記錄。

端頭及超前支護單體柱初撐力：每班由驗收員對上下端頭、超前支護范圍內單體液壓支柱隨機抽查5根，使用Z-WC型單體支柱阻力檢測儀檢測初撐力，并做好記錄，支柱初撐力小于11.5MPa時必須二次注液。輕型液壓抬棚支柱每架安裝BZY型礦用雙針耐震專用壓力表1個，由驗收員負責每班觀測支架初撐力，每天觀測一次支架工作阻力，并認真填寫觀測記錄。

2.2 觀測要求? 為了分析工作面頂板運動參數，必須捕捉到采場頂板的初次來壓和多次周期來壓，掌握頂板來壓的宏觀規律，同時為支架適應性評價、合理工作阻力確定等提供理論分析的實測基礎資料。為了對支架的初撐力，末阻力進行觀測，確定數據采樣周期為1次/（5min）。分析整理數據，得出當天工作面推進各循環的初撐力、平均工作阻力、末阻力。

3? 礦壓檢測內容及數據分析

14142工作面礦壓觀測數據較為龐大，為充分利用將近九個月時間內的礦壓數據量，通過結合工作面開采期間的頂板移動情況，從而篩選出14142工作面推進度從0～488m的數據，對應液壓支架編號為5、15、20、25、30、40、45、55、65、70、80、90號，以工作面推進進度為橫軸，縱軸為循環末阻力壓力值，繪成液壓支架循環末阻力壓力值隨工作面推進進度變化的曲線圖。

統計分析可知，14142工作面上部區域最小周期來壓步距4.17m，最大37.20m，平均16.50m;工作面中部區域最小周期來壓步距3.9m，最大39.6m，平均16.93m;工作面下部區域最小周期來壓步距5.6m，最大35.09m，平均16.95m。工作面上部區域頂板周期來壓步距要低于工作面中部和下部，整個工作面基本頂周期來壓步距在3.90～39.60m，平均16.56m。分析結果見表3。

工作面推進工作面推進0～200m時，工作面周期來壓和非來壓期間液壓支架工作阻力區分度較為明顯，工作面來壓顯現較為明顯;工作面推進200～480m時，工作面周期來壓顯現較為強烈，液壓支架工作阻力普遍較高，高于其他期間的周期壓力循環工作阻力值。

4? 結論

①九里山煤礦14142工作面上部區域最小周期來壓步距4.17m，最大37.20m，平均16.50m;工作面中部區域最小周期來壓步距3.9m，最大39.6m，平均16.93m;工作面下部區域最小周期來壓步距5.6m，最大35.09m，平均16.95m。工作面上部頂板周期來壓步距要低于工作面中部和下部，整個工作面基本頂周期來壓步距在3.90～39.60m，平均16.56m。②工作面推進工作面推進0～200m時，工作面周期來壓和非來壓期間液壓支架工作阻力區分度較為明顯，工作面來壓顯現較為明顯;工作面推進200～488m時，工作面周期來壓顯現較為強烈，液壓支架工作阻力普遍較高，高于其他期間的周期壓力循環工作阻力值。③經過本次礦壓觀測分析，得到了反映頂板活動規律和支架適應性分析的相關技術參數。

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