兗礦新疆礦業有限公司硫磺溝煤礦綜采工作面超前采動應力范圍分析

摘要：以硫磺溝煤礦（9-15）08回采工作面為背景，通過數值模擬及各項監測數據分析不同推進距離下巷道及煤壁超前應力分布范圍，確定巷道超前支護距離，合理確定工作面停采線位置。

關鍵詞：煤礦;范圍

（9-15）08工作面于2020年7月6日開始回采，截至目前工作面已平均回采約360m，為掌握工作面回采期間超前采動影響影響范圍，為工作面安全生產提供依據，根據工作面回采至今微震等監測數據，分析如下：

一、工作面概況

（9-15）08工作面為硫磺溝煤礦（4-5）06工作面的接續工作面，位于礦井西翼，布置在9-15煤層中。（9-15）08工作面部分位于（4-5）02采空區、（4-5）04采空區和（9-15）06采空區下方。工作面走向長度1713.2m，其中里段長度835.5m，傾斜長度130m，外段長度877.7m，傾斜長度165m。

二、超前采動應力監測方法

綜合利用ARAMIS M/E微震監測系統、KJ615型沖擊地壓無線監測系統、鉆屑監測法對工作面以及超前應力分布情況進行分析。其中微震測站布置不少于4個，測站間距250-300m;應力測站超前工作面200m布置，測站間距25±5m;鉆屑點每3天在順槽可采側施工一次，超前工作面60m布置，距離工作面分別為20m、40m、60m。

三、超前采動應力分析

1.微震監測分析

微震數據選取為2020年10月25日至2020年11月20日區段監測數據（工作面過“一次見方”后），期間累計監測微震事件1369次，將期間發生微震事件“固定”投影到一個基準點，即微震事件均以10月25日當天工作面位置為基準點作為對比。

工作面回采期間絕大多數以1.0E+03J及以下能量事件分布，主要集中在超前工作面114m、采空區后方29m區域，煤壁至超前33m區域為微震事件頻發區，即超前應力集中區約為10-33m，超前采動影響范圍約為114m，采空區滯后影響范圍為約0-30m區域。

2.超前應力分析

選取軌道順槽9、10、11、12#測站應力曲線數據，應力曲線呈現緩慢上升或應力松弛狀態，施工瓦斯與沖擊地壓災害協同治理鉆孔后對巷道圍巖起到了較好的卸壓保護作用，超前應力未監測到應力急劇上升或明顯的應力集中區域。

3.鉆屑監測分析

每3天對工作面超前60m范圍內可采側鉆屑監測1次，鉆屑監測最大煤粉量2.3kg，鉆屑監測數據相對較為平穩，未監測到明顯的超前采動應力集中區域。

4.巷道圍巖變形量分析

工作面自切眼向停采線方向每間隔100m布置一個“十字”測站，每周對測站頂、底板及兩幫圍巖變形量觀測數據1次，工作面軌道順槽、皮帶順槽巷道圍巖變形受超前采動應力影響較小。

5.結論

超前應力集中區約為10-33m，超前采動影響范圍約為114m，采空區滯后影響范圍為約0-30m區域。

四、基于超前采動應力影響范圍的大巷保護煤柱分析

1.基于上覆煤柱應力傳遞的停采線位置合理性分析

工作面設計停采線位置位于1713.2m，設計位于（4-5）02工作面、（4-5）04工作面采空區下方，內錯上覆煤層停采線煤柱布置，距離（4-5）04工作面停采線20m。

依據應力傳遞規律，應力傳遞角θ與上覆堅硬巖層斷裂尺寸和煤巖體結構有直接關系，為了保證下層煤開采邊界避開上煤層支承應力的影響，下煤層停采位置距上煤層停采線距離l1為：

l1 ≥dtanθ

式中：d為上下煤層間距（中間層厚度），m;θ為上煤層開采邊間應力傳遞角，（°），通常取45°。

依據27-2、26-1鉆孔柱狀圖，工作面設計停采線位置4-5煤層與9-15煤層中間層d=15.8m，即：

l1 ≥dtanθ=15.8×tan45°=15.8m

工作面實際設計停采線距離上覆煤層停采線為20m>15.8m，基于上覆煤層開采停采線煤柱形成的應力傳遞角（巖層移動線與開采煤層間夾角）計算，停采線位置設計較為合理。

2.基于對大巷保護的煤柱尺寸分析

由超前采動應力分析結論可知，（9-15）08工作面正常開采期間，超前采動應力距離工作面114m。（9-15）06工作面開采停采線距離大巷最小間距為152m，該工作面開采條件類似（9-15）08工作面，上覆（4-5）02工作面已開采，為重復采動工作面。（4-5）02工作面開采期間采空區面積較小，對周圍巷道擾動也較小，停采時停采線距離大巷為112m，工作面回采以及停采階段對周圍大巷未發現擾動影響，大巷無圍巖變形現象。（9-15）06工作面末采階段對周圍大巷擾動分析，末采期間對副斜井段、原（4-5）02皮帶順槽皮帶機頭段巷道圍巖變形，主要變現為底鼓，副斜井段最大底鼓量約200mm，工作面于2018年10月31日停采，停采線距離副斜井約152m，停采結束后圍巖變形也逐漸趨于穩定，至目前未發現圍巖變形現象，煤柱應力趨于穩定狀態，因此復合采空區重復開采后距離大巷保護煤柱應不得少于150m，避免對大巷產生持續擾動，保證大巷的長久穩定性。

（9-15）08工作面設計停采線位置距離副斜井約182m，基于（9-15）06工作面回采經驗，大巷保護煤柱尺寸留設較為合理，考慮到（9-15）08工作面開采煤層厚度較大，導致工作面開采擾動范圍也較大，因此（9-15）08工作面開采過程中，應綜合應力監測及微震監測結果分析工作面采動影響范圍，最終確定合理的工作面停采線位置。

作者簡介：崔志瀛（1988.08.16），男，漢，山東濱州，大專，助理工程師，技術員，研究方向：煤礦沖擊地壓。