大采高綜采工作面礦壓顯現規律研究

呼志平

摘要：近年來，隨著技術的進步，越來越多的大采高工作面出現，而且人們對大采高工作面礦壓規律的研究逐步深入。采高的逐漸增加，使工作面礦壓顯現出現質的變化，礦壓顯現更強烈，不但對礦壓理論的研究提出挑戰，而且對工作面支護設備提出更高的要求。文章根據某煤礦工作面的開采實踐，對該地質條件的礦壓規律進行研究，以供參考。

關鍵詞：?大采高;?礦壓顯現;?來壓步距;?礦壓規律

隨著我國采礦技術的發展，厚煤層綜采已經成為了主要發展方向。大采高綜采是3.?5?～?6?m的煤層進行一次采全高的采煤方式，與分層開采相比，大采高綜采具有生產效率高、巷道布置簡單、巷道易于維護、設備搬家次數少等優點，能夠取得更好的綜合經濟效益。

1綜采工作面系統的組成

綜合機械化采煤工作面完整的成套設備由以下幾個系統組成：

（1）工作面內的采、支、運系統——有采煤機械、液壓支架、刮板輸送機和端頭支護設備

（簡稱“三機”）;（2）運輸平巷內的運煤系統——有轉載機、破碎機、可伸縮膠帶輸送機;（3）液壓系統——有乳化液泵、乳化液溶箱及其進、回液主管路;（4）控制指揮系統——有控制臺、聲光信號、擴音電話及其線路;（5）供水系統——有冷卻水、噴霧泵、水箱及其進出、水管路;（6）供電系統——有高壓供電線路及其連接器和開關、移動變電站、低（中）壓配電開關群及其分支供電線路。這六個系統的設備是搞好綜合機械化采煤必不可少的裝備，必要時還應配設;（7）

照明系統——有工作面及平巷的照明燈具及其線路;（8）輔助設備——有液壓安全絞車、調

度絞車、電鉆、排（污）水泵等;（9）輔助運輸設備——有卡軌車或單軌吊及其附屬設備。

2煤層地質情況

1.1?煤層結構特征

某煤礦煤厚最大值為9.03?m，最小值為4.77?m，平均厚度為6.91?m，一般含夾矸1～4?層，夾矸厚度在0.1～1.0?m?之間，屬復雜結構煤層。在全井田范圍內可采性指數為1，煤厚變異系數為13.30%，屬穩定全區可采煤層。

1.2?煤層頂底板巖性

基本頂：屬石灰巖，厚12.7?m，灰色，致密，堅硬，裂隙發育，充填物為方解石脈，含動物化石，中間夾兩層黑色泥巖;直接頂：屬泥巖，厚0.85?m，黑色，致密，性脆;直接底：屬

泥巖，厚0.95?m，灰色，含植物化石;基本底：屬細砂巖，厚5.3?m，灰白色，堅硬，具有水平層理。

3某煤礦工作面概況

3.1主要技術參數

工作面走向長1?023?m，傾斜長220?m，煤層厚度為6.35～6.60?m，平均厚度為6.51?m，開采存儲量為1.866?Mt。本工作面總體為一向斜構造，局部發育有次一級的向、背斜構造。煤

層傾角為1～13°，平均傾角為6°。工作面為15#煤一次采全高，采用走向長壁一次采全高綜采自動化采煤法、全部跨落法管理頂板。工作面沿煤層頂、底板推進，平均采高6.5?m，循環進度為0.8?m。

3.2巷道布置和斷面特征

該工作面采用一進兩回開切巷加走向高抽巷的方式布置。其中進風巷（5.4?m×3.6?m）、回風巷（4.6?m×3.6?m）、切巷（9.5?m×4.5?m）沿15#煤上層布置，內錯尾巷沿距15#煤層頂板上方8～11?m?的泥巖布置，走向高抽巷沿K4?灰巖下部的泥巖布置，距15#煤層頂板60～66?m。

4工作面礦壓觀測方案

4.1?支架內部受力觀測

支架采用的是電液控制系統，改控制系統是計算機與控制技術、檢測技術和液壓技術綜合一體化的新技術，此系統提高了支架控制操作的自動化程度。通過匯集來自工作面支架控制

器采集的數據和參數，并隨時調用、顯示這些數據參數，可監視支架的工況和動作狀態，分析每天或每班支架前、后立柱的初撐力、工作阻力，還可計算平均值。

4.2?液壓支架立柱阻力觀測

工作面的測站布置要具有代表性，應能反映出整個工作面的實際情況。根據礦壓觀測內容來合理確定工作面測站的布置，可在采面內每間隔一定距離設置一個測站，并以測站內的支架

作為觀測線。

5工作面初次來壓的顯現特征

從支架壓力的在線監測和井下實際觀測表明，工作面老頂來壓的強度增大、步距縮短、工作面來壓不同步現象明顯，工作面中部初次來壓步距比工作面兩端頭小，來壓強度比兩端頭大。

6工作面正?；夭善陂g的礦壓顯現規律

某煤礦工作面周期來壓步距平均為13.5?m，平均動載系數為1.25.?動載系數較小，且無沖擊載荷，說明基本頂的失穩對工作面影響程度較小。這是由于大采高工作面頂板變形位移大，部分原來的基本頂變為直接頂，隨支架前移及時垮落，垮落頂板的墊層加厚，使動載系數減小，且無沖擊性。

7工作面支架載荷頻率分布

隨著工作面的推進，每個循環內支架的工作阻力大小會因支架操作質量、頂板動態變化和控頂效果的影響而變化，并且在綜采面不同部位，其阻力大小也有差異，這反映了工作面頂板壓力大小、支護效能的發揮程度和支架的適應性。

支架循環末工作阻力分析為：循環末工作阻力大多分布在28～37.5?MPa（即7?760～10?393?kN）之間，占總數的74.36%;<28?MPa?的占總數的14.83%，>37.5?MPa?的占總數的11.18%.?總體來說，支架支撐能力比較適中，特別在頂板來壓時，大多數支架的工作阻力都接近初撐力。

8礦壓分析總結

工作面支架初撐力基本上呈正態分布，初撐力基本在2?000～10?000?kN?之間，平均初撐力在7?516～8?542.5?kN?之間，占額定初撐力的57%～70%.?平均初撐力在6?000?kN?以上的比例占71.4%.支架初撐力在一定程度上決定著支架工作阻力的運行狀況，滿足設計要求的初撐力可供支架較快地達到額定工作阻力，可改善支架與圍巖的關系。這一關系顯示了其以靜載荷為主的特征，巖體結構的失穩對采場支架無明顯影響。工作面的推進速度能很好地促進頂板管理和工作面的回采率，?反之，則會給工作面的管理帶來一定的困難。

參考文獻：

[1]錢鳴高，石平五.?礦山壓力與巖層控制[M].?徐州：?中國礦業大學出版社，?2003.

[2]宋朝陽.?寺河礦大采高采場礦壓規律研究[J].?礦山壓力與頂板管理，?2005，4

[3]弓培林.?大采高采場圍巖控制理論及應用研究[M].?北京：煤炭工業出版社，?2006.

（作者單位：陜西煤業化工集團孫家岔龍華礦業有限公司）