岱庄煤矿旋转调斜开采工作面顶板运动监测分析

2013-07-25张洪鹏

中国矿业 2013年6期

张洪鹏

（山东能源淄博矿业集团有限责任公司岱庄煤矿，山东济宁 272175）

在煤矿开采过程中，随着工作面不断推进，采场矿山压力的大小和分布处于不断变化的过程中，采场支架上受力的性质、大小和发展变化的规律与上覆岩层运动不可分割［1－2］。特殊时期的顶板管理和工作面支护尤为重要。目前针对特殊时期的开采工艺［3－5］研究较多，但对工作面的顶板运动规律研究较少。本文对“S”形二次调向旋转［3］调斜特殊时期的工作面顶板运动规律进行了相关研究，研究成果为确定合理的顶板控制方案及支架选型提供了依据。

1 地质开采条件

岱庄煤矿北翼1341综采工作面，位于－315m水平，为了避开附近的济宁大断层采用“S”形二次调向旋转调斜开采，如图1所示。开采煤层为3上煤层，煤层厚度在1.3～2.8m之间，走向长度里段238～312m，外段411～484m，倾斜长度里段43m，外段43m，平面积里段11682m2，外段18959m2。采用后退式倾斜短壁采煤法综采一次采全高，全部垮落法管理顶板。工作面煤层老顶以整体性较强的中粒砂岩为主，直接顶以泥岩为主，直接底以粉砂岩为主，老底以中粒砂岩为主，工作面地质构造较为复杂。

2 顶板运动规律监测

2.1 监测方案

1341工作面开采主要分正常开采、第一次旋转、第二次旋转、无煤柱对接四个时期，如图1所示。按照设计观测方案［2］，从工作面切眼开始，支架安装综采支架压力计算机监测系统，对综采支架初撑力、工作阻力进行连续监测。自轨道顺槽向皮带顺槽方向分别均匀布置在28＃、22＃、16＃、10＃、4＃支架上如图2所示。按照矿压观测要求，每段观测工作面推进100m距离期间内，进行连续观测并分析处理数据，同时记录每天工作面的推进度以及主要的煤壁片帮、顶板冒落、支架倾斜、顶梁仰俯等宏观矿压显现。

图1 旋转调斜开采示意图

图2 监测点布置图

2.2 监测结果

从观测支架推进100多m的循环工作阻力得出顶板周期来压步距来看，正常回采时期，实测5个支架循环工作阻力随推进步距的典型变化曲线如图3所示。在工作面采用“S”形二次调向旋转期间来压步距会发生变化，工作面各部分支架循环阻力随推进步距的典型变化曲线如图4所示。在工作面无煤柱对接期间，对外段5组观测数据进行分析。工作面各部分支架循环阻力随推进步距的典型变化曲线如图5所示。

图3 正常回采时支架循环工作阻力变化曲线

图4 旋转调斜期间支架循环工作阻力变化曲线

结合生产现场实测的宏观矿压显现，分析正常回采时支架循环工作阻力数据，得出1341工作面支架周期来压平均步距：工作面上部平均为13.6m，中部平均为10.4m，下部平均为10.5m。分析旋转调斜期间支架循环工作阻力数据，得到旋转调斜期间里段、外段工作面各支架周期来压步距工作面上部平均为5.5m，中部平均为6.5m，下部平均为9m。第一次旋转时的步距相对第二次要大一些。分析无煤柱对接期间支架循环工作阻力数据，得到1341工作面无煤柱对接时外段各支架周期来压步距：工作面上部平均为6m，中部平均为8m，下部平均为4m。顶板运动引起的工作面不同位置顶板来压对支架阻力的影响不同，周期来压的顶板压力显现情况如表1所示。