深部中厚煤层矿山压力显现规律研究

倪绍武

摘 要：本文针对丁集煤矿1232（1）工作面特点，在工作面布置了矿压显现在线监测系统，对工作面液压支架工作阻力情况进行了实时监测。通过整理和分析监测数据，对深部中厚煤层的矿压显现规律进行了研究。

关键词：矿压显现；工作阻力；顺槽变形

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.082

1 工程概况

丁集煤矿1232（1）工作面埋深约800～900m，主采11-2煤，走向长度约1620m，倾斜长度约116m，采煤方法为综采一次采全高，采用垮落法处理采空区。

根据1242（1）工作面实际揭露及地面6个瓦斯孔资料、补08-2孔资料，11-2煤厚0.9～3.55m，平均2.7m。11-2煤顶板普遍发育11-3煤，11-3煤厚平均0.5m，与11-2煤间距为0.5～7.8m，平均为2.4m；底板发育11-1煤，与11-2煤间距平均为2.6m。煤层直接顶为泥岩，厚0.5～7.8m，平均2.4m；老顶为细砂岩，厚16.4～23.85m，平均21m。直接底为泥岩，平均厚2.6m；老底为细砂岩，平均厚1.6m。

为掌握1232（1）工作面矿压显现规律及支架受力情况，在工作面上部、中部、下部布置了3个测站，对应支架编号为11#～12#、37#～38#、63#～64#，采用支架压力在线监测系统对3个测站液压支架的受力情况进行实时监测，当工作面从开切眼推进时开始记录液压支架的阻力状态。

2 工作面矿压显现规律分析

根据在线监测系统收集到的数据进行整理和分析，工作面矿压显现规律如下。

2.1 直接顶初次垮落步距

在线监测数据显示，当1232（1）工作面回采长度达到13.6m时，直接顶开始出现垮落。根据直接顶初次垮落步距的定义，1232（1）工作面回采长度达到15.8m时，直接顶在倾斜方向垮落范围超过工作面长度的一半，据此判定1232（1）工作面直接頂初次垮落步距为15.8m。此时，矿山压力显现并不明显。

2.2 老顶来压特征

（1）老顶初次来压。在分析老顶来压特征时，根据3个测站采集的数据，每个测站2个液压支架工作阻力的平均值作为该测站的支架数据，进而对1232（1）工作面老顶初次来压步距、影响范围和动载系数等特征进行分析。所得到的分析数据如表1所示。

由表中数据可知，随着工作面向前推进，工作面老顶来压步距、动载系数、影响范围和时间在倾斜方向上并不一致，分布并不均匀。老顶来压步距在工作面中部相对两端较大，影响范围相对较广，影响时间也较长，液压支架工作阻力也最大，但动载系数在工作面上部较大。

1232（1）工作面液压支架额定工作阻力为8000kN，来压期间，工作面最大工作阻力平均值达到6345.8kN，占比达到79.3%。此外，来压动载系数平均值达到1.92。说明老顶初次来压比较强烈。

现场观测还发现，当老顶来压时，顶板岩层伴有岩石断裂的声响，多处煤壁出现片帮，并且主要集中在上部0.3m范围内，深度较小。

（2）老顶周期来压。采用同样的数据处理方法，对老顶周期来压特征进行分析，所得数据如表2所示。

由表中数据可知，工作面回采时，老顶周期来压在工作面倾斜方向上也不同步。来压步距呈现中间小、两端大的特点，并且下部来压步距最大，达到18.5m。结合初次来压的分析数据，周期来压的动载系数、影响范围和影响时间无明显规律，这是因为这些指标受顶板岩性和内部节理、裂隙发育的影响较大。

周期来压期间，工作面中部液压支架工作阻力较大，部分支架工作阻力甚至超过了额定工作阻力，总体工作阻力平均值为6877.5kN，占比达到85.9%；最大工作阻力平均值为7420.4kN，占额定工作阻力的92.7%。

结合现场观测发现，周期来压期间，工作面煤壁片帮现象更为严重，在工作面中部，片帮深度达到300～500mm，长度一般超过12m。周期来压过后，在液压支架后方出现不同程度的间断性悬顶，工作面上部为3～7m，中部为1～3m，下部为4～6m。

此外，根据统计，回采过程中，初撑力达到额定工作阻力80%的液压支架的数量占总数的22%左右，最大工作阻力超过额定工作阻力80%的液压支架占总数的50%左右，甚至有6.4%左右的液压支架最大工作阻力超过额定工作阻力。由于周期来压强度比较剧烈，在工作面回采时，要适当增大液压支架的初撑力，并在合适的时机进行移架，从而保证回采安全。

3 结语

根据矿山压力在线监测系统的数据分析，1232（1）工作面初次来压步距为15.8m，且强度不大，但周期来压比较剧烈。在周期来压期间，工作面液压支架虽然能够满足支护要求，但工作阻力较大，甚至部分液压支架工作阻力超过额定工作阻力，因此应增大其初撑力，以确保工作面回采安全。

参考文献：

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