大采高综采矿压显现规律实测研究

栗鲁平

（潞安矿业集团潞安集团 新良友煤业公司，山西 临汾 041206）

大采高综采矿压显现规律实测研究

栗鲁平

（潞安矿业集团潞安集团 新良友煤业公司，山西 临汾 041206）

通对大采高首采工作面进行长时间的矿压显现监测，以及对观测现象和数据进行分析处理，找出了其中的内在规律性，从而为大采高综采围岩控制积累了经验和为大采高综采面安全、高效生产提供了技术保证。

大采高综采；矿压观测；显现规律

1 引言

大采高综采在我国经过多年的发展与完善，已取得了可喜的成绩。借鉴已成功应用大采高综采矿井的实际情况，可知大采高综采对提高工作面采出率，降低工人劳动强度，降低工作面产尘浓度和提高工作面回采速度等都具有显著地效果。然而随着采高的加大，使得大采高工作面采场矿压显现、大采高煤壁控制及上覆岩层运动都具有了新的特点。因此，在实际工程中对大采高综采工作面进行矿压显现规律观测分析和总结，找出特定煤层地质条件下的内在规律，将有助于为大采高综采的安全高效生产提供技术保证。

2 工程概况

51101工作面所在煤层为1-2煤，西翼盘区，工作面倾向长240m，煤层倾角0～3°，煤层厚度6.08m，设计采高5.5m。井下位置及四邻采掘情况：东为西翼盘区1-2煤辅运、胶运和回风三条大巷，北为北风井巷道，西面和南面均为未开采区。51101工作面为首采工作面，其煤层顶底板特征，如表1所示。

表1 煤层顶底板特征

3 工作面矿压观测及结果分析

3.1 矿压观测方案设计

观测方案布置的设计原则：51101工作面为首采大采高综采面，其矿压观测设计原则是必须捕捉到采场顶板的初次来压和4次周期来压，掌握顶板来压的宏观规律，为支架适应性评价、合理工作阻力确定等提供理论分析的实测基础资料。

观测时工作面长度的中部设置1条测线，共3套支架，即70号、71号和72号支架；工作面下部布置1条测线，距机头30m，观测支架3架，即19号、20号和21号支架；工作面上部布置1条测线，距机尾30m，观测支架3架，即121号、122号和123号支架。51101工作面矿压观测布置设计方案示意图，见图1。

图1 51101首采工作面矿压观测布置方案设计示意图

为了能准确地捕捉到工作面的初次来压和周期来压，对于正常开采时期（即初次来压前、初压与第一次周压期间以及周压与周压之间）的采样周期可以确定为1次/d，而对于所有的初次来压期间和需要观测的4次周期来压期间，其采样周期可以确定为30m i n/次，维持时间应为来压开始直至来压结束，一般为1d～2d。

3.2 矿压显现规律研究分析

3.2.1工作面初次来压规律的观测分析

工作面开采过程中支架阻力一直处于不断变化的状态，表现特点是不论是每个单一支架的阻力大小，还是工作面长度方向上最大压力的分布范围、位置以及数值增高与降低程度，都呈现动态变化。当工作面推进到41.74m，工作面听见顶板的“咔嚓”断裂声音，超过30M P a的支架数量达到自开采以来的最大值，为25架，说明顶板压力普遍增大，应为老顶（基本顶）岩层断裂开始，此时为工作面初次来压显现的开始。由于工作面监控系统的累加统计数据并未考虑切眼宽度，加上切眼宽度8.5m，则初次来压步距的初始值为50.24m。初次来压结束时，51101工作面推进距离的平均值为49.94m，加上切眼宽度为57.44m。故此51101工作面初次来压结束时的步距为57.44m，初次来压持续时间为20h。综合观测分析结果，将初次来压显现的初始距离和结束距离进行平均，则51101长壁首采工作面初次来压步距为53.84m。

据工作面支架超过30M P a的架数变化统计数据，绘制的时间与架数（>30M P a）变化曲线，见图2。

/n

架

图2 工作面载荷超过30MP a的支架数量变化曲线

3.2.2工作面周期来压规律的观测分析

对初次来压后的工作面液压支架支护阻力和工作面矿压显现进行观测，整理了5次周期来压时工作面5条测线的支架载荷观测数据，周期来压时观测时间为30m i n～60m i n。按照工作面5条测线数据整理的结果，给出工作面5次周期来压的基本情况，如表2所示。

由表可知，51101工作面的顶板周期来压有如下特点：

表2 51101工作面周期来压的统计分析表 /m

（1）工作面中部来压比较均匀，来压步距比较一致，而机头、机尾测线特别是机尾测线由于受到出口的边界影响，步距变化很大，并且来压步距变小，即一般而言，两个安全出口附近范围的顶板受支撑压力叠加的影响，来压频繁，但步距减小。机尾第V测线的来压步距平均值仅为13.3m。

（2）工作面中部3条测线（I I、I I I、I V测线）的支架载荷变化能客观地反映顶板周期来压的动态变化情况，此3条测线的周期来压步距平均值为20.6m，5条测线的周期来压步距总体平均值为19.32m。

据此分析，51101工作面的周期来压步距应为20.6m。

4 结语

由于工作面长度大，顶板来压显现的位置和增载幅度表现为较大的随机性，周期来压期间全工作面支架载荷均较大。工作面长度方向矿压分布表现为：中部区域矿压显现最剧烈，支架载荷最大；距离中部较近的下部和上部区域矿压显现比较大,支架载荷比中部稍小；而机头和机尾区域,矿压显现最缓和,支架载荷最低。因此，今后还应继续研究工作面中部的矿压显现强度特征，为合理确定支架阻力和支架架型提供依据。

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[4]郭保华，涂 敏.浅谈我国大采高综采技术[J].中国矿业，2003，12(10)：40-42.

Field Study on Strata Behavior of Large M ining Height

LILu-ping

(Production Departmentof Xinliangyou Coal Co.,Lu'an Group,Linfen Shanxi041206)

By the long-term monitoring of strata behavior on the firstmining face with largemining height and the analysis on the observation data,the inner law was summarized for the future surrounding rock control and to provide the technological guarantee for the safe and efficient production.

large-mining-height fully mechanized mining;mine pressure observation;strata behavior law

TD 323

A

1672-5050（2011）10-0029-03

2011-04-12

栗鲁平（1979—），男，山西沁县人，大学本科，助理工程师，从事煤矿采掘技术管理方面的工作。

刘新光