大倾角综放采场矿压规律及显现特点研究

武浩军

（山西汾西矿业集团贺西煤矿， 山西 柳林 033300）

1 地质工程概况

某煤矿44407工作面走向长605m，倾斜长95m，煤层厚度13.5～23 m，平均15.5 m，煤层结构较简单；煤层倾角38°～49°，平均43.5°；基本顶为中粗细砂岩，浅灰色，泥质胶结，层理发育，厚度＞20.5 m；直接顶为泥岩、粉砂岩，灰、深灰色，小型斜层理发育，厚度3.8 m，直接底为泥岩，深灰色，致密，较硬，厚度0.8 m，老底为中粗砂岩，深灰、灰绿色，局部地段含砾石，厚度17.5m；工作面巷道按走向长壁一次采全厚布置；运输顺槽靠近煤层顶板，回风顺槽沿煤层底板破三角岩。

2 矿压监测

2.1 观测方案

在回采工作面布设上、中、下3个测区，通过对液压支架压力值的监测来推断顶板运动情况。在回采巷道内各布置5个测站，对两顺槽的表面位移及超前支承压力进行监测，表面位移监测采用传统的十字监测法，超前支承压力用压力表对单体支柱进行监测，同时记录测点在工作面推进过程中的矿压显现特征[1-3]。

2.2 工作面矿压监测结果分析

根据文献[4-5]中矿压监测所述，随工作面推进采场矿压变化情况见表1。

表1 采场矿压变化特征描述

工作面推进过程中，沿走向方向支架受载情况，高低起伏变化，来压较为明显，但来压强度不高(见图1)，沿倾斜方向矿压规律一般为中上部最大，上部次之，下部较小。初采阶段采场周期来压的强度及持续时间较初次来压要小得多，来压前煤壁片帮较多，煤爆声频繁，来压时特别是初次来压支架立柱安全阀频繁开启，活柱下缩量最大，而后支架压力持续居高，来压步距太不明显，但显现较为剧烈[2-3]。

图1 走向支架载荷变化

3 回采巷道矿压监测结果分析

文献[1-3]中对44407采场巷道围岩活动进行监测，监测结果如图2、下页表2所示。

图2 巷道顶板位移5号测点监测结果

从图2中可知，随着工作面向前推进，两顺槽顶板都有明显下沉，运输顺槽顶板下沉呈缓慢增大，而回风顺槽顶板却有明显的骤增过程。巷道顶板测点下沉位移量从0增大到90.170 mm，在距工作面30 m之前上下顺槽顶板下沉大致相同，而之后随之工作面推进上下顺槽顶板变形发生较大差异，回风顺槽巷道变形量明显大于运输顺槽，下沉速度明显高于运输顺槽，在工作面推进至测点时差值达到最大，相差近80 mm，这说明两顺槽矿压显现存在明显差异，回风顺槽超前支承压力明显影响范围为30 m左右，而运输顺槽则比较小，大约为20 m左右。

表2 同一个工作面顺槽距工作面的距离下巷道压力观测结果

从表2中可知，回风顺槽早超前45～50 m范围内进入超前压力影响范围，压力强度达到5～6 MPa，支承压力峰值出现在工作面前方4～5 m；运顺顺槽超前压力影响范围同样出现在超前工作面45～50 m，压力强度峰值为4.5 MPa，出现在工作面前方3～4 m范围内。回风顺槽超前顶板压力在30 m范围内，明显高于运输顺槽，最大差值1 MPa，说明上部顺槽压力较大。

4 结论

本文对综放采场矿压规律进行分析，得出了倾角的变化引发采场围岩活动发生了一系列变化。采场矿压规律发生变化，工作面来压不同步性突显，倾向压力的空间性突显，采场顶板空间运动关系发生改变，导致两顺槽矿压显现异样性。

从本文现场监测结果来看，随采场倾角增大，工作面两端位置来压不同步，上部在时间上来压早于下部，当来压步距却小于下部；各支架之间工作阻力不均衡分布，一般为中上部最大，上部次之，下部较小；上下顺槽支承压力峰值不同，回风顺槽压力及峰值区均大于运输顺槽；上下顺槽矿压显现程度也不同，上顺槽矿压显现较为明显，采动影响范围较大。

总之，随角度增大，工作面倾向方向上矿压规律跟理论分析结果基本一致。采场走向上支承压力范围也有明显不同，倾向上两端矿压显现变化相差越来越明显，这些都说明了煤岩倾角对采场围岩的影响作用。