浅埋煤层综采工作面矿压显现规律研究

摘要：文章结合神东乌兰木伦煤矿综采工作面情况，设计合理的浅埋煤层工作面矿压监测方案。通过12305工作面实测数据整理及分析，结果表明：根据统计通过对12305综采工作面工作面周期来压步距为9～11m，平均来压步距为10m。工作面停产或因为各种原因长时间不能顺利推进时工作面周期来压步距将会缩短，一般为7～8m；一般前一次来压步距短则下一次来压步距长；工作面在推进速度快的情况下来压步距将会相对增大。

关键词：浅埋煤层；综采工作面；矿压监测；液压支架；矿压显现规律

中图分类号：TD323 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）33-0137-02

1 概述

12305综采工作面为12煤三盘区第五个工作面，北部靠近紧邻12306工作面，南侧紧靠冲刷变薄带；西侧靠近12煤四盘三条大巷。12305综采工作面共布置6条巷道，分别为12305运输顺槽、12305回风顺槽、12305切眼1、12305切眼2、12305回撤通道、12305辅撤通道。

该区呈沙丘地貌，地表基本为第四系风积沙所覆，沙丘、沙垅发育。地表植被丛生。根据12305面现有地质资料分析，工作面两顺槽在掘进过程中，未发现大中型构造。根据在12305顺槽揭露情况，煤层表现为宽缓波状起伏，总体为负坡推进。12305回顺11D～12D揭露一冲刷变薄带，影响推进长度56m，最大切割深度1.1m；12305回顺23D至切眼揭露冲刷变薄带，影响推进长度640m，最大切割深度1.9m，该条冲刷变薄带对回采有较大的影响；12305回顺II15#调车硐揭露F3-19正断层，产状：倾向246°、倾角30°、落差2.6m，预计影响推进140m；12305回顺I和12305回撤通道揭露正断层F3-14，产状：倾向287°、倾角48°、落差2.0～2.3m，对工作面回采及贯通有一定的影响。

2 综采工作面矿压检测

2.1 浅埋煤层12305工作面矿压监测的目的

在浅埋煤层工作面的主要监测目的为：（1）通过综采工作面两顺槽超前支护段矿压显现观测，掌握顺槽超前影响范围和程度，对顺槽超前支护提出合理化建议。（2）通过对顶板压力的来压规律分析，实现顶板来压步距的压力强度的预测，提供合理的顶板控制依据。（3）掌握回采工作面上覆岩层运动横向和纵向的发展规律及移动概况与支架的相互关系，更好地进行老顶来压的预报，提出合理的顶板管理措施，如支护方式、支护强度、特种支护、回采工艺等，为工作面的高产、高效安全生产创造良好的技术条件。（4）对在12305工作面回采工程中采用的新技术新工艺进行进行资料积累，从矿山压力角度对应用效果提出评定性意见，为采煤工艺的创新和改进创造做必要的技术准备。（5）对采煤工作面支护质量进行监测，任务包括监测日常生产过程中支架的支护质量、围岩移动概况、不安全隐患因素等，以达到安全生产可靠的目的，在保证顶板安全的前提下充分发挥综采液压支架的优势。（6）掌握巷道支架与围岩的相互关系，其任务包括提出合理的围岩松动范围、确定合理的巷道支护型式和支护参数。（7）研究掌握采动影响和支撑压力的分布规律，其任务包括确定回采巷道的支护参数、确定煤壁前方巷道合理的维护范围、确定工作面的端头支护的技术措施等，以保证安全生产、提高资源的回收率、提高技术经济效果等。

2.2 工作面测站布置

工作面每台支架安装有压力传感器，同时将压力传感器接入PMC-R上，利用每班支架工每刀煤对PMC-R上的压力读数进行观测记录，观测安全阀开启情况机顶板漏矸、煤壁片帮情况，对支架的工作阻力、供液压力等自动监测记录。

2.3 工作面两巷测站布置

根据监测需要，在工作面两巷分别布置超前支护监测设备、顶板离层监测设备，具体安设距离为：受一次采动影响的综采顺槽安设间距200m，受二次采动影响的综采顺槽安设间距100m，综采工作面切眼及回辅撤通道安设间距50m，构造发育段的综采顺槽安设间距为50m。离层仪安设浅孔深度3m，观测范围0～3m，深孔安设深度8m，观测范围0～8m。

顶板离层仪读数初始值统一设置为（10mm，10mm）。

3 工作面实测结果分析

为了更好地分析工作面周期来压步距以及压力分布和抗压强度，在选择工作面107套支架A=5（=1，2，…35）为研究对象，连续地观察，每割一刀煤（步循环0.865m）记录一次，然后使用Excel软件制作图表分析，通过连续的表面用不同的颜色和阴影显示压力板呈现出的趋势，这更直观地观察顶板岩层的活动和周期来压的步距。通过对12305综采工作面连续观测90m。共观察到9次周期来压，周期平均来压步距为10m。

根据以上实测情况可知：（1）工作面初次来压步距为10m。（2）通过对12305综采工作面连续观测近90m，利用Excel软件将矿压数据制成曲面图。根据统计周期来压布距为9～11m。周期来压时，工作面持续距离为1.6m。工作面正常推进时支架的正常载荷为320bar左右。工作面在来压状态下表现不均匀，随着工作面的推进，局部先来压，局部支架先出现周期来压现象。支架在来压期间工作阻力平均在450bar左右。（3）工作面支架在周期来压期间，顶板下沉，支架立柱压力增大，全面在450bar左右，局部压力较大的地方超过480bar，立柱下缩量在5mm左右，平衡千斤顶缩进量在2～4mm，支架尾梁被顶板下沉压下，支架仰俯角增大。

4 结语

（1）根据统计通过对12305综采工作面工作面周期来压步距为9～11m，平均来压步距为10m。工作面停产或因为各种原因长时间不能顺利推进时工作面周期来压步距将会缩短，一般为7～8m；一般前一次来压步距短则下一次来压步距长；工作面在推进速度快的情况下来压步距将会相对增大。（2）来压段工作面支架安全阀大多数开启，支架压力为400～520bar，煤壁片帮严重，且工作面容易漏顶，此时必须加强工作面顶板控制。

参考文献

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作者简介：马添虎（1986-），男，辽宁抚顺人，中国神华神东煤炭集团乌兰木伦煤矿助理工程师，硕士研究生，研究方向：采矿工程及技术。endprint