矿压观测在综采工作面的应用

刘鹏

中煤陕西榆林能源化工有限公司 陕西榆林 719000

1 观测内容

为准确掌握1401综放面老顶初次来压、周期来压步距和强度，分析回采空间支架与围岩相互作用关系，为合理选择采煤参数，支护方式和顶板管理方法提出要求和提供依据，本次矿压观测主要包括以下内容：

（1）1401综放面支架工作阻力现场实测。工作面设置3个测站，连续监测，采集工作面各测点支架的工作阻力。

（2）1401综放面支架工况现场实测。观测记录支架的工作效果、煤壁的片帮、顶板破碎等情况。

（3）1401综放面矿压显现规律研究分析。应用信息技术和“yHy-60”型工矿监测仪矿压综合数据处理系统软件，分析总结该综放面的矿压显现规律，包括初次来压步距、周期来压步距、周期来压强度等[1]。

2 观测目的

矿压观测的目的和研究目标为：揭示1401综放面的采场矿压显现规律，掌握其初次来压和周期来压的步距和强度，掌握巷道矿压的显现规律，并分析工作面支架的适应性，为4#煤后续综放面的顶板管理与支架选型提供借鉴。

3 观测设备和方法

工作面观测设备采用“yHy-60”型工矿监测仪监测支架工作状况。该工矿仪监测数据及时、充分，并可调节观测数据的时间间隔，观测的数据可储存到工矿仪里，并由红外采集器采集数据，采集数据方便、完整。

“yHy-60”型工矿监测仪具有配套的综合数据处理系统软件。红外采集器从监测仪采集完数据后直接通过RS232通讯接口与计算机通信。该处理软件具有以下特点：

（1）系统设置：凭密码可设置井下工作面参数设计；

（2）数据处理功能：可对井下工作面支架工况检测受力分析，曲线报表输出及压力直方图显示；

（3）数据存储和打印功能：根据井下实际工作要求可编制并打印日常井下工作参数报表。

4 矿压观测方案

为了分析沿工作面面长方向不同部位顶板的来压规律、显现程度、支架的支护质量以及开采边界条件的影响，进而掌握整个工作面的压力分布情况，以采取针对性的有效控制措施，工作面测区布置如下：沿工作面自上而下布置三个测区，即Ⅰ测区（1#、8#、20#、22#），Ⅱ测区（58#、60#）和Ⅲ测区（98#、100# 、115#、122#），其中，中部测区的58#和60#支架各采用两部测力仪来记录其前后柱的工作阻力。从开切眼开始连续监测支架载荷和顶板压力，整体研究1401综采面采场矿压显现规律和支架工况。在每个测区支架的立柱上安设测压计连续记录支架立柱的工作阻力；同时观测每个测区处煤壁的片帮、端面的冒顶情况，掌握工作面不同部位及整个工作面的矿压显现情况[2]。

5 顶板来压特征

1401综放面矿压监测时间自2008年7月27日工作面初始推进至2008年9月22日。监测期间工作面推进120m。连续记录式的矿压监测仪器对液压支架的压力数据进行及时、完整的监测，为准确分析工作面矿山压力变化规律创造了条件。

观测期间58#、60#支架的工作阻力变化规律明显：58#支架初次来压时循环末阻力达到4200KN，已经超过支架的额定工作阻力；周期来压的循环末阻力3500 KN以上，达到额定工作阻力的87.5%；非来压期间，支架的加权阻力2500 KN，为额定工作阻力的62.5%；60#支架初次来压时循环末阻力达到4500KN，已经超过支架的额定工作阻力；周期来压的循环末阻力3600KN以上，达到额定工作阻力的90%；非来压期间，支架的加权阻力2700 KN，为额定工作阻力的67.5%[3]。

6 工作面中部老顶来压规律

中部（58、60号支架）初次来压步距平均27m。初次来压期间，循环末阻力4550kN，已超过额定工作阻力，动载系数1.4，安全阀已开启；工作阻力平均3000kN，是额定工作阻力的75%，动载系数1.69。中部初次来压影响范围是10m。

从7月27日到9月22日期间，工作面推进120m，完成205个采煤循环，58号支架安全阀开启2次；60号支架安全阀开启10次，安全阀开启频率为4.8%。

7 顶板来压小结

（1）1401综放面直接顶多由较软弱的泥岩分层组成，随采随冒。截止8月9日老顶初次来压时，直接顶充分垮落。

（2）老顶初次来压步距：27m，初次来压影响范围：10m，工作面初次来压明显，来压期间支架的动载系数1.43～1.65。

（3）综合上中下部情况看，周期来压步距15.5m。

（4）通过对顶板的控制过程可见，顶板来压时工作阻力曾达5000KN以上，安全阀开启及时，能够满足生产要求。综合整个观测过程支架的工作特性，支架选型较为合理。