超长工作面矿压显现规律分析与总结

王晨辉 陈超 刘向伟 仇小祥

摘要：2703综采对拉工作面为城郊煤矿第一个对拉工作面，其中上段长度165.8m，下段长度176.4m，总计342.2m，本项目针对此超长工作面的矿压显现规律进行了数据采集、分析及总结，为今后超长工作面（对拉工作面）提供了一定的借鉴意义。项目主要四个方面分析总结矿压显现规律。

关键词：超长工作面;矿压;周期来压

1.初采期间

1.1 直接顶的初次垮落

初采初放期间对2703综采对拉工作面顶板垮落顺序进行如下控制：2703工作面下段机尾段直接顶初次垮落→2703工作面上段机尾段直接顶初次垮落→2703工作面下段机尾段基本顶初次来压→2703工作面上段机尾段基本顶初采来压。

回采中，2703综采对拉工作面采空区直接顶按既定顺序进行垮落，具体垮落情况见表1。

表1  直接顶垮落情况表

日期 垮落范围 推过工作面下段切眼距离/m 推过工作面上段

切眼距离/m

3月16日中班 234～195# 6.7 —

3月17日夜班 234～170# 5.8 —

3月17日中班 234～160# 6.6 —

3月18日夜班 234～150# 5.5 —

3月18日中班 234～138# 4.8 —

3月19日夜班 234～135# 6.4 —

3月19日中班 234～119# 6.5 —

3月20日夜班 234～115# 9 —

平均垮落步距 6.4 —

3月24日中班 87～113# — 5.3

3月25日中班 60～114# — 5.6

3月27日夜班 50～114# — 6.4

3月28日夜班 45～114# — 7.5

3月29日中班 35～114# — 7.4

3月30日夜班 20～114# — 6.4

4月1日中班 1～114# — 9.1

平均垮落步距 — 6.8

截至3月20日夜班2703工作面下段已完全垮落，直接頂平均垮落步距为6.4m。截至4月1中班，2703工作面上段直接顶垮落至1#支架，平均垮落步距为6.8m。

1.2 基本顶初次来压规律

根据调斜开采安排，初采初放期间对基本顶初次来压按从下往上的顺序逐段来压，液压支架循环末工作阻力曲线如图1所示。

（a）工作面下段机头段

（b）工作面下段中间段

（c）上、下段机尾段

（d）工作面上段中间段

（e）工作面上段机头段

图1 基本顶初次来压液压支架工作阻力曲线图

3月22日～4月15日工作面呈现分段来压现象但不明显，来压步距35～50m。初次来压前8.96m厚的直接顶岩层垮落后能有效充填采出空间，基本顶破断后形成的结构较稳定，对工作面矿压显现影响较小，未出现动载现象。

1.3 初采期间，主要结论如下：

（1）2703工作面下段直接顶平均垮落步距为6.4m，上段直接顶平均垮落步距为6.8m。

（2）工作面基本顶呈现分段来压现象但不明显，初次来压步距L初=35～50m。

2.周期来压

根据监测数据，对支架循环末阻力进行筛选、处理，由于原始观测数据较多，本项目只摘取了具有代表性的班次观测的矿压数据进行分析，如下图所示：

图2和图3分别为10月2日夜班和10月9日夜班的观测数据（反映的是超长工作面下段周期来压）：

图2

图3

图4和图5分别为10月4日夜班和10月10日夜班的观测数据（反映的是超长工作面中段周期来压）：

图4

图5

图6和图7分别为10月6日夜班和10月12日夜班的观测数据（反映的是超长工作面上段周期来压）：

图6

图7

结论：

（1）超长工作面周期来压具有分布的不均衡性和来压的不同步性，有的地方先来压，有的地方后来压，但来压的持续距离大致相等。由图2到图3，工作面下巷推进了18.1m;

由图4到图5，工作面中间巷推进了18.4m;由图6到图7，工作面上巷推进了17.6m;

整个工作面平均周期垮落步距为18.03m。

周期来压预防措施：

在周期来压期间采取了加快推进速度，加强工作面支架检修，保证支架的稳定性，加强支护等方法安全顺利度过了各个周期来压。

（2）超长工作面有三条明显的压力中心，分别位于工作面上、中、下部的中心位置（50#、135#、210#），此处的压力最大，其他支架压力以此处支架为中心向两侧略减。在实际生产过程中，压力中心区是漏矸、冒顶、压坏支架的高发区，因此也是工作面顶板管理的重点关注区域。

3.断层揭露段压力显现情况

下段断层揭露段（170#～180#段）在三段周期来压期间压力均不大，经分析，应为断层段顶板岩石破碎、应力得到释放所致。断层揭露段，要坚持少将快拉，实行带压擦顶跟机移架，以减少对顶板的二次扰动。

小结：

（1）通过对监测的压力数据进行分析可知，个别支架循环末工作阻力已超过了额定工作阻力（3800KN，38.5MPa），建议我矿二水平综采工作面选用额定工作阻力较高的液压支架，以满足顶板支护要求，更好地发挥支架的工作性能。

（2）根据工作面支架大立柱损坏的范围以及矿压观测数据来推测，超长工作面中间段压力较大，此段是顶板管理的重点部位，为今后的工作面支架布置指明了方向。

4.结束语

通过项目的实施，总结出了2703综采对拉工作面直接顶初次垮落步距、基本顶初次垮落步距和基本顶周期来压步距，通过矿压观测及支架大立柱实际损坏情况统计，提出了超长工作面顶板管理中的重点关注区域（中间段，即矿压显现较大区域），为今后类似工作面回采提供了宝贵的借鉴依据。

作者简介：

王晨辉（1987—），男，安徽省淮北市，助理工程师，学士学位，2010年毕业于中国矿业大学采矿工程系，现任河南能化集团永煤公司城郊煤矿综采一队技术员，主要从事煤矿开采技术与管理工作。