綜采工作面頂板運(yùn)動(dòng)及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究

陳青峰

（淮北礦業(yè)股份有限公司袁店一井煤礦 安徽 淮北 235000）

袁店一井煤礦1021工作面地面標(biāo)高為27.2～28.7m，工作面標(biāo)高為-453m～-380.7m。位于南風(fēng)井北約1400m。地面附近為村莊（丁杜周莊，已搬遷）、農(nóng)田及溝渠，無大的水系。南部與1022工作面（未掘進(jìn)）相鄰；北部為F4斷層防水保護(hù)煤柱；東與102采區(qū)大巷煤柱相鄰；西靠近EF61 H=5-28m斷層防水煤柱。工作面走向長度610m，傾斜長度140m，煤層厚度1.6～5.92m，平均4.4m，局部含夾矸，夾矸厚0.2m～1.1m。工作面里段煤層較厚，外段煤層局部變薄，煤層傾角平均6°，局部煤層受構(gòu)造影響，傾角較大，最大達(dá)20°～25°，本工作面煤層賦存穩(wěn)定。開展工作面的礦壓顯現(xiàn)及頂板破斷特征研究，對(duì)于工作面的快速高效回采具有重要的意義。

1 支架工作阻力監(jiān)測儀器及方案

1.1 監(jiān)測儀器

山東科技大學(xué)專利產(chǎn)品KBJ-60Ⅲ-1礦用數(shù)字壓力計(jì)、KBJ-60Ⅲ-2礦用壓力數(shù)據(jù)采集器用于綜采工作面是監(jiān)測煤礦井下綜放綜采液壓支架壓力參數(shù)的智能化儀表，具有體積小、操作方便、顯示直觀、數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)等特點(diǎn)，輸出的報(bào)表格式通用性強(qiáng)。采用了紅外無線數(shù)據(jù)通訊和改進(jìn)的電池供電系統(tǒng)，大大提高了儀器的使用可靠性和電源的使用壽命，可以長期在井下使用，無需維護(hù)。

1.2 監(jiān)測方案

工作面共設(shè)6個(gè)支架工作阻力監(jiān)測站，共6臺(tái)礦用數(shù)字 壓 力 計(jì) ， 分 別 布 設(shè) 在 工 作 面 20#，40#，70#，90#，110#和130#支架處，每個(gè)測站分別在支架左右立柱高壓腔安裝1臺(tái)礦用數(shù)字壓力計(jì)，能顯示和記錄觀測支架左右立柱工作壓力。工作面推進(jìn)過程中支架工作阻力值連續(xù)自動(dòng)記錄在礦用數(shù)字壓力計(jì)中，隔2天讀取一次數(shù)據(jù)，并在地面及時(shí)整理工作支架壓力數(shù)據(jù)。工作面測點(diǎn)布置及儀器布設(shè)如圖1所示。

圖1 工作面礦壓表布設(shè)平面圖

2 支架工作阻力監(jiān)測結(jié)果分析

2.1 工作面液壓支架主要技術(shù)參數(shù)

根據(jù)工作面煤層賦存情況及相關(guān)地質(zhì)資料，工作面支架選用ZY7800/18/37型雙柱掩護(hù)式液壓支架。ZY7800/18/37型液壓支架特性如表1所示。

表1 ZY7800/18/37型液壓支架特性參數(shù)

2.2 工作面頂板周期來壓顯現(xiàn)

利用實(shí)測工作面支架工作阻力隨推進(jìn)步距關(guān)系曲線來推斷頂板（老頂）周期來壓步距。實(shí)測6個(gè)支架工作阻力隨推進(jìn)步距的變化曲線如圖 2（a）-（f）所示。

工作面內(nèi)支架壓力監(jiān)測站部位頂板周期來壓步距如表2所示，其中 20#、40#支架代表工作面上部；70#、90#支架代表工作面中部；110#、130#支架代表工作面下部。

圖2 支架工作阻力隨推進(jìn)步距變化曲線

表2 各個(gè)測站部位頂板的周期來壓步距（單位m）

由圖表可知：

1）工作面上部

工作面下部20#支架代表的工作面下部，頂板周期來壓步距9.7～20.4m，離散性較小，平均周期來壓步距為14.4m。

工作面下部40＃支架代表的工作面下部，頂板周期來壓步距 10.4～17.8m，離散性較小，平均周期來壓步距為 13.8m。

2）工作面中部

工作面中部70＃支架代表的工作面中部，頂板周期來壓步距 11.0～17.6m，離散性較小，平均周期來壓步距為 14.6m。

工作面中部90＃支架代表的工作面中部，頂板周期來壓步距 12.4～17.6m，離散性較小，平均周期來壓步距為 15.0m。

3）工作面下部

工作面上部 110＃支架代表的工作面上部，頂板周期來壓步距 10.3～15.6m，離散性較小，平均周期來壓步距為 13.7m。

工作面上部130＃支架代表的工作面上部，頂板周期來壓步距 8～20.5m，離散性較小，平均周期來壓步距為 14.1m。

4）工作面各個(gè)部位老頂周期來壓步距為 8～20.5m，平均為14.3m?？傮w而言，周期來壓步距波動(dòng)不大。

據(jù)現(xiàn)場觀測，正常階段，直接頂基本隨采而冒，無懸頂。

2.3 工作面宏觀礦壓顯現(xiàn)

礦壓監(jiān)測期間，對(duì)工作面及兩順槽的宏觀礦壓顯現(xiàn)進(jìn)行了記錄分析，主要是安全閥開啟、頂板冒落和煤壁片幫情況。

1）安全閥開啟情況

整個(gè)礦壓觀測過程中安全閥開啟狀況如表3所示。工作面來壓期間，安全閥開啟的支架數(shù)量增加不明顯，如周期來壓1月26日前后，共有個(gè)15支架安全閥開啟，開啟較低。

表3 安全閥開啟情況表

2）頂板冒落情況

工作面正常推進(jìn)過程中，采空區(qū)直接頂基本隨采隨冒。

3）煤壁片幫情況

表4 煤壁片幫情況表

在工作面端頭處煤壁片幫嚴(yán)重。周期來壓時(shí)煤壁偏幫相對(duì)較嚴(yán)重。工作面煤壁片幫情況見表4所示，從表4可以看到，工作面推進(jìn)過程中，不時(shí)有小范圍的片幫現(xiàn)象，特別是在工作面來壓期間（1月22日、26日），工作面煤壁片幫明顯多于平時(shí)。在支架護(hù)幫板收回的過程中片幫較容易發(fā)生，在表4中統(tǒng)計(jì)的工作面煤壁片幫絕大部分出現(xiàn)在工作面的中上部位置。

3 結(jié)論

3.1 工作面各部位老頂周期來壓步距平均14.3m。正常階段基本頂基本隨采隨冒，無懸頂。

3.2 采空區(qū)直接頂基本上隨采隨冒；工作面推進(jìn)過程中有小范圍片幫，端頭處煤壁片幫嚴(yán)重。特別是在工作面來壓期間，工作面煤壁片幫明顯多于平時(shí)，且工作面煤壁片幫絕大部分出現(xiàn)在工作面的中上部位置。

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