西冯街煤业3408综放工作面矿压观测分析

郝赵云

（山西阳城阳泰集团西冯街煤业有限公司，山西 阳城 048100）

综放开采是厚煤层开采的主要方法，可以通过较低的成本投入实现较高的生产效率及经济效益[1-2]。综放开采中，顶煤在采动应力及支架卸载作用下逐渐破碎成块度不一散体介质，最终通过综放支架放煤口放出。因此，掌握综放开采过程中矿压显现规律[3-5]，并据此指导综放工作面生产，对于实现顶煤的充分破碎具有重要意义。本文以西冯街煤业3408综放工作面为工程背景，采用现场实测的方法对该工作面的矿山压力显现规律进行详细分析。

1 工作面概况

3408 综放工作面位于轨道大巷右翼1 736 m四盘区运输巷55 m处，东部为原润城下伏煤业旧巷，南部为矿界保安煤柱，西部为原四盘区采空区及旧巷，北部为轨道大巷、四盘区运输巷。3408 综放工作面对应地表处于矿区中南部区域，何庄风井场地东北270～310 m。

3408 综放工作面位于3#煤四盘区，工作面标高为+485～+500 m，地面标高为+550～+645 m。工作面长160 m，推进距离为908 m，平均煤厚为5.92 m，采高为2.7 m，放煤高度为3.22 m，采放比为1:1.19。煤层倾角3°～5°，煤层厚度较为稳定，普氏硬度系数f=3～4。

2 支架工作阻力实测

为获取3408 综放面推进期间的矿压数据，在综放面不同区域共布置6 个测站对支架工作阻力进行监测。沿工作面倾向将工作面人为划分为上中下三个区域，其中工作面上部分别对18#、22#综放支架进行监测；工作面中部分别对54#、58#综放支架进行监测；工作面下部分别对80#、84#综放支架进行监测。根据回采期间不同区域综放支架工作阻力数据的变化，分别对相应区域基本顶破断及来压情况进行分析。

1）工作面上部

工作面推过约200 m位置处，对综放面靠近回风巷道侧的22#支架的工作阻力数据进行分析，见图1。

图1 22#综放支架工作阻力曲线

对图1分析可知，3408 工作面回采期间，回风巷道侧顶板平均周期来压步距约为17.0 m，来压持续距离略小于支架控顶距，约为5.5 m。周期来压期间，综放支架循环末工作阻力和时间加权工作阻力约为额定工作阻力的75.1%和69.4%，分别为3 670 kN和3 372 kN。支架动载系数分别为1.19 和1.21，这表明工作面上部区域顶板来压并不强烈。

2）工作面中部区域

3408 综放面推进至距开切眼约200 m位置处时，对工作面中部区域58#支架的工作阻力数据进行分析，见图2。

图2 58#综放支架工作阻力曲线

对图2分析可知，回采期间，3408 综放面中部区域平均周期来压步距约为22.5 m，来压持续距离略大于支架控顶距，约为7.9 m。顶板周期来压期间，支架循环末工作阻力和时间加权工作阻力平均值分别为3 815 kN和3 367 kN，约为综放支架额定工作阻力的75.5%和69.8%，支架动载系数分别为1.18 和1.23，这表明工作面中部区域支架所受动载情况与上部区域接近，工作面中部区域来压也不明显。

3）工作面下部区域

3408 综放面回采期间，对位于下部区域的84#支架工作阻力进行监测及分析，见图3。

图3 84#综放支架工作阻力曲线

对图3分析可知，工作面初采期间，3408 综放面靠近运输巷道侧顶板的平均周期来压步距约为16.8 m，来压持续距离略小于支架控顶距，基本与上部区域一致，约为5.7 m。顶板来压期间，支架循环末工作阻力和时间加权工作阻力平均值为3 884 kN和3 525 kN，分别达到额定工作阻力的75.5%和69.8%，动载系数分别为1.33 和1.38，与工作面上部及中部区域相比，下部区域动载较大，但并不强烈。

综上所述，3408 综放面上、中、下区域基本顶平均周期来压步距分别为17.0 m、22.5 m和16.8 m，对上、中、下区域来压步距取平均值约为18.8 m。综放工作面回采过程中，中部区域来压持续时间较两端头稍长，且略大于支架控顶距，约为7.9 m，工作面上、中、下区域支架来压持续距离并不同步，上下两端头相对较小。支架受顶板冲击而形成的动载荷表现为两端大、中部小。

3 超前支承压力实测

为掌握3408 综放面推进期间煤壁前方超前支承压力分布情况，在工作面运输及回风巷道超前60 m范围内布置压力计对单体液压支柱工作阻力进行监测。根据监测数据，可以获得回采期间工作面前方不同位置处的压力数据，见图4。

图4 工作面两巷支承压力曲线

对图4分析可知，在距离煤壁50～60 m位置处运输及回风巷道超前支承压力开始逐渐增大；在距离煤壁约12～13 m位置处达到压力峰值，分别为16.3 MPa和14.9 MPa。具体表现为：在运输巷道侧，距离工作面13～24 m的范围内支承压力增幅较大，约为4.2 MPa；在回风巷道侧，距离工作面12～26 m的范围内支承压力增幅较大，约为3.1 MPa。

通过上述分析，3408 综放工作面超前支承压力影响范围约为50～60 m，峰值点大约位于煤壁前方12～13 m处，压力集中系数为2.1～2.2。

4 结语

根据3408 综放工作面实际布置情况，在工作面、运输及回风巷道对液压支架、单体液压支柱工作阻力进行监测，得到基本顶平均周期来压步距约为18.8 m，支架受顶板冲击形成的动载表现为两端大、中部小。通过对工作面两巷液压支柱阻力进行分析，确定工作面前方50～60 m为超前支承压力影响范围，煤壁前方约13 m位置为支承压力峰值点，压力集中系数为2.1～2.2。