5470Y工作面壓力分析

王昆

摘要：5470Y工作面位于-800水平四采外區(qū)域，該區(qū)域7煤層巷道發(fā)生過集中壓力顯現(xiàn)現(xiàn)象，為確定該工作面是否存在沖擊危險，通過鉆屑法及頂板動態(tài)儀對該工作面壓力進行分析。

關(guān)鍵詞：鉆屑極限；應(yīng)力鉆孔；動力現(xiàn)象

中圖分類號：TD172 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0085-03

1 鉆泄法分析

鉆屑法是通過在煤層中鉆小直徑鉆孔（直徑42～50mm），根據(jù)鉆孔在不同深度排出的煤粉量及其變化規(guī)律以及有關(guān)動力現(xiàn)象判斷沖擊危險的一種方法。

1.1 基本原理

鉆屑法的原理就是通過測量鉆孔煤粉量的大小以確定相應(yīng)的煤體應(yīng)力狀態(tài)，因此，研究煤粉量與煤體應(yīng)力之間的定量關(guān)系是實施這種方法的理論基礎(chǔ)，也是近代巖體力學(xué)的一個新課題煤體鉆孔力學(xué)的主要內(nèi)容。國內(nèi)外不少學(xué)者進行了理論分析、室內(nèi)模擬和實測試驗。

此外，若將煤粉鉆孔視為在沖擊危險區(qū)開掘了一個微型巷道，則制造煤粉鉆孔，就猶如規(guī)模縮小了的沖擊地壓模擬試驗。打鉆時鉆孔沖擊、粒度、推進時間和推進力的變化以及鉆桿被夾持等有關(guān)動力效應(yīng)，亦有可能成為鑒別沖擊危險的依據(jù)。

極限煤粉量：極限煤粉量，指的是在極限煤體壓力作用下所產(chǎn)生的煤粉量，是煤體--圍巖力學(xué)系統(tǒng)達到極限的平衡條件，即有可能發(fā)生沖擊地壓的煤粉量，因而，所計算的極限煤粉量是鑒別和預(yù)測沖擊危險的理論依據(jù)。

極限煤粉量與距煤壁的距離有關(guān)，距離不同，極限煤粉量的數(shù)值亦不同。產(chǎn)生極限煤粉量變化的原因是破壞的分區(qū)性造成的。

1.2 實施方案

距5470Y工作面超前60m內(nèi)，對軌道順槽采面?zhèn)鹊南飵瓦M行鉆屑法監(jiān)測，鉆孔布置如圖3所示，在監(jiān)測范圍內(nèi)，每隔10m打一個鉆孔，鉆孔深7m。再次打鉆時，在相鄰兩鉆孔中間打一鉆孔。測量每米煤粉重量，根據(jù)煤粉量大小判斷其危險性，注意打鉆時的卡、頂、吸、煤炮現(xiàn)象，并進行沖擊危險判定。

所需儀器及工具：煤電鉆一臺、麻花鉆桿10根、直徑Φ42的鉆頭若干、1m2的風(fēng)筒布一個和量程為10kg的彈簧秤一個。

1.3 數(shù)據(jù)記錄與分析

按照方案設(shè)計，于1月11、12日在5470Y軌道巷共打了10個鉆孔，共得到40個數(shù)據(jù)。鉆孔編號與鉆孔距工作面距離的對應(yīng)關(guān)系，如表1所示。具體得到的每米煤粉量數(shù)據(jù)，如表2所示。

需要說明的是，2號鉆孔約在4.5～5.0m處有吸鉆現(xiàn)象，5號鉆孔約在3.5～4.0m處有吸鉆現(xiàn)象，10號鉆孔約從4.5m處開始出現(xiàn)吸鉆現(xiàn)象，并且特別嚴重，釬桿很難拔出，導(dǎo)致不能繼續(xù)打鉆。因為所取的是7m范圍內(nèi)的煤粉量，釬桿遇矸石后沒有繼續(xù)往下打鉆。

由圖4可以看出，每個鉆孔的平均每米煤粉量在2.5～3.5kg之間范圍內(nèi)變化。每個鉆孔的平均每米煤粉量分別如下所述：1號鉆孔平均每米煤粉量為2.7kg，2號鉆孔平均每米煤粉量為2.6kg，3號鉆孔平均每米煤粉量為3.2kg，4號鉆孔平均每米煤粉量為3.4kg，5號鉆孔平均每米煤粉量為3.0kg，6號鉆孔平均每米煤粉量為2.7kg，7號鉆孔平均每米煤粉量為2.9kg，8號鉆孔平均每米煤粉量為3.3kg，9號鉆孔平均每米煤粉量為2.5kg，10號鉆孔平均每米煤粉量為3.0kg。

由圖5看出，深度為3m處的平均每米煤粉量為2.8kg，深度為4m處的平均每米煤粉量為2.7kg，深度為5m處的平均每米煤粉量為2.9kg，深度為6m處的平均每米煤粉量為3.1kg，深度為7m處的平均每米煤粉量為3.4kg。

1.4 總結(jié)

（1）通過10個鉆孔40個數(shù)據(jù)的分析，總的平均每米煤粉量為3.0kg，變化范圍為2.1～4.3kg，煤粉顆粒較均勻，打鉆過程中煤粉量沒有出現(xiàn)異常增多的現(xiàn)象，煤粉粒度均勻，無較大顆粒出現(xiàn)，打鉆時沒有響聲和微沖擊強度升高的現(xiàn)象。除10號鉆孔外，其余鉆孔沒有出現(xiàn)鉆桿被夾持的動力現(xiàn)象。

（2）10號鉆孔約在3.5m處出現(xiàn)了比較嚴重的吸鉆現(xiàn)象，而且出現(xiàn)了鉆桿被夾持的現(xiàn)象。這是由于該鉆孔位置距斷層較近，在斷裂線一定范圍內(nèi)出現(xiàn)高應(yīng)力區(qū)，煤體破碎較嚴重所致。

2 支承壓力影響范圍與峰值位置監(jiān)測分析

2.1 實施方案

（1）超前支承壓力影響范圍及峰值位置監(jiān)測方。在5470Y工作面軌道巷布置動態(tài)儀，如圖6所示，在距開切眼228m處開始安裝，每隔2m安裝一個，共安裝4個。當(dāng)工作面推進至開切眼185m，開始觀測頂?shù)装逑鲁亮浚看斡^測均記錄頂板動態(tài)儀至煤壁的距離，將記錄的情況填入相應(yīng)表格。每個點的觀測時間不少于2小時，每隔20分鐘讀一次數(shù)。由于距煤壁7～8m范圍頂板破碎嚴重，頂板已經(jīng)基本破壞，測得的頂板下沉數(shù)據(jù)一般要么很大要么為零，已經(jīng)失去了實際分析意義，所以在觀測時不予考慮。本次觀測的范圍為距工作面距離為9～43m。

所需儀器為頂板動態(tài)儀4個。

2.2 觀測數(shù)據(jù)分析

觀測數(shù)據(jù)的處理方法：將每個測點頂板動態(tài)儀的示數(shù)轉(zhuǎn)換成頂板移近速度，做法是將后次讀數(shù)減前次讀數(shù)即得這段時間內(nèi)的頂?shù)装逡平浚迷摐y點觀測的的幾個頂?shù)装逡平壳笃骄担贸銎骄數(shù)装逡平縮，采用公式V=s/t得出此觀測點的平均移近速度，單位為“毫米/時”（mm/h）。觀測結(jié)束后，根據(jù)計算結(jié)果，繪出頂板移近速度與超前煤壁距離的關(guān)系圖。

本次觀測采用了22個測點的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理后繪制的頂板下沉速度與超前煤壁距離的關(guān)系圖。

由圖7可以看出，支承壓力影響范圍為38m，支承壓力峰值位置距工作面煤壁15.4m。

參考文獻

[1] 鉆屑法在掘進期間高應(yīng)力集中區(qū)的應(yīng)用[J].能源技術(shù)與管理，2012，6（2）.endprint

摘要：5470Y工作面位于-800水平四采外區(qū)域，該區(qū)域7煤層巷道發(fā)生過集中壓力顯現(xiàn)現(xiàn)象，為確定該工作面是否存在沖擊危險，通過鉆屑法及頂板動態(tài)儀對該工作面壓力進行分析。

關(guān)鍵詞：鉆屑極限；應(yīng)力鉆孔；動力現(xiàn)象

中圖分類號：TD172 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0085-03

1 鉆泄法分析

鉆屑法是通過在煤層中鉆小直徑鉆孔（直徑42～50mm），根據(jù)鉆孔在不同深度排出的煤粉量及其變化規(guī)律以及有關(guān)動力現(xiàn)象判斷沖擊危險的一種方法。

1.1 基本原理

鉆屑法的原理就是通過測量鉆孔煤粉量的大小以確定相應(yīng)的煤體應(yīng)力狀態(tài)，因此，研究煤粉量與煤體應(yīng)力之間的定量關(guān)系是實施這種方法的理論基礎(chǔ)，也是近代巖體力學(xué)的一個新課題煤體鉆孔力學(xué)的主要內(nèi)容。國內(nèi)外不少學(xué)者進行了理論分析、室內(nèi)模擬和實測試驗。

此外，若將煤粉鉆孔視為在沖擊危險區(qū)開掘了一個微型巷道，則制造煤粉鉆孔，就猶如規(guī)?？s小了的沖擊地壓模擬試驗。打鉆時鉆孔沖擊、粒度、推進時間和推進力的變化以及鉆桿被夾持等有關(guān)動力效應(yīng)，亦有可能成為鑒別沖擊危險的依據(jù)。

極限煤粉量：極限煤粉量，指的是在極限煤體壓力作用下所產(chǎn)生的煤粉量，是煤體--圍巖力學(xué)系統(tǒng)達到極限的平衡條件，即有可能發(fā)生沖擊地壓的煤粉量，因而，所計算的極限煤粉量是鑒別和預(yù)測沖擊危險的理論依據(jù)。

極限煤粉量與距煤壁的距離有關(guān)，距離不同，極限煤粉量的數(shù)值亦不同。產(chǎn)生極限煤粉量變化的原因是破壞的分區(qū)性造成的。

1.2 實施方案

距5470Y工作面超前60m內(nèi)，對軌道順槽采面?zhèn)鹊南飵瓦M行鉆屑法監(jiān)測，鉆孔布置如圖3所示，在監(jiān)測范圍內(nèi)，每隔10m打一個鉆孔，鉆孔深7m。再次打鉆時，在相鄰兩鉆孔中間打一鉆孔。測量每米煤粉重量，根據(jù)煤粉量大小判斷其危險性，注意打鉆時的卡、頂、吸、煤炮現(xiàn)象，并進行沖擊危險判定。

所需儀器及工具：煤電鉆一臺、麻花鉆桿10根、直徑Φ42的鉆頭若干、1m2的風(fēng)筒布一個和量程為10kg的彈簧秤一個。

1.3 數(shù)據(jù)記錄與分析

按照方案設(shè)計，于1月11、12日在5470Y軌道巷共打了10個鉆孔，共得到40個數(shù)據(jù)。鉆孔編號與鉆孔距工作面距離的對應(yīng)關(guān)系，如表1所示。具體得到的每米煤粉量數(shù)據(jù)，如表2所示。

需要說明的是，2號鉆孔約在4.5～5.0m處有吸鉆現(xiàn)象，5號鉆孔約在3.5～4.0m處有吸鉆現(xiàn)象，10號鉆孔約從4.5m處開始出現(xiàn)吸鉆現(xiàn)象，并且特別嚴重，釬桿很難拔出，導(dǎo)致不能繼續(xù)打鉆。因為所取的是7m范圍內(nèi)的煤粉量，釬桿遇矸石后沒有繼續(xù)往下打鉆。

由圖4可以看出，每個鉆孔的平均每米煤粉量在2.5～3.5kg之間范圍內(nèi)變化。每個鉆孔的平均每米煤粉量分別如下所述：1號鉆孔平均每米煤粉量為2.7kg，2號鉆孔平均每米煤粉量為2.6kg，3號鉆孔平均每米煤粉量為3.2kg，4號鉆孔平均每米煤粉量為3.4kg，5號鉆孔平均每米煤粉量為3.0kg，6號鉆孔平均每米煤粉量為2.7kg，7號鉆孔平均每米煤粉量為2.9kg，8號鉆孔平均每米煤粉量為3.3kg，9號鉆孔平均每米煤粉量為2.5kg，10號鉆孔平均每米煤粉量為3.0kg。

由圖5看出，深度為3m處的平均每米煤粉量為2.8kg，深度為4m處的平均每米煤粉量為2.7kg，深度為5m處的平均每米煤粉量為2.9kg，深度為6m處的平均每米煤粉量為3.1kg，深度為7m處的平均每米煤粉量為3.4kg。

1.4 總結(jié)

（1）通過10個鉆孔40個數(shù)據(jù)的分析，總的平均每米煤粉量為3.0kg，變化范圍為2.1～4.3kg，煤粉顆粒較均勻，打鉆過程中煤粉量沒有出現(xiàn)異常增多的現(xiàn)象，煤粉粒度均勻，無較大顆粒出現(xiàn)，打鉆時沒有響聲和微沖擊強度升高的現(xiàn)象。除10號鉆孔外，其余鉆孔沒有出現(xiàn)鉆桿被夾持的動力現(xiàn)象。

（2）10號鉆孔約在3.5m處出現(xiàn)了比較嚴重的吸鉆現(xiàn)象，而且出現(xiàn)了鉆桿被夾持的現(xiàn)象。這是由于該鉆孔位置距斷層較近，在斷裂線一定范圍內(nèi)出現(xiàn)高應(yīng)力區(qū)，煤體破碎較嚴重所致。

2 支承壓力影響范圍與峰值位置監(jiān)測分析

2.1 實施方案

（1）超前支承壓力影響范圍及峰值位置監(jiān)測方。在5470Y工作面軌道巷布置動態(tài)儀，如圖6所示，在距開切眼228m處開始安裝，每隔2m安裝一個，共安裝4個。當(dāng)工作面推進至開切眼185m，開始觀測頂?shù)装逑鲁亮浚看斡^測均記錄頂板動態(tài)儀至煤壁的距離，將記錄的情況填入相應(yīng)表格。每個點的觀測時間不少于2小時，每隔20分鐘讀一次數(shù)。由于距煤壁7～8m范圍頂板破碎嚴重，頂板已經(jīng)基本破壞，測得的頂板下沉數(shù)據(jù)一般要么很大要么為零，已經(jīng)失去了實際分析意義，所以在觀測時不予考慮。本次觀測的范圍為距工作面距離為9～43m。

所需儀器為頂板動態(tài)儀4個。

2.2 觀測數(shù)據(jù)分析

觀測數(shù)據(jù)的處理方法：將每個測點頂板動態(tài)儀的示數(shù)轉(zhuǎn)換成頂板移近速度，做法是將后次讀數(shù)減前次讀數(shù)即得這段時間內(nèi)的頂?shù)装逡平?，用該測點觀測的的幾個頂?shù)装逡平壳笃骄?，得出平均頂?shù)装逡平縮，采用公式V=s/t得出此觀測點的平均移近速度，單位為“毫米/時”（mm/h）。觀測結(jié)束后，根據(jù)計算結(jié)果，繪出頂板移近速度與超前煤壁距離的關(guān)系圖。

本次觀測采用了22個測點的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理后繪制的頂板下沉速度與超前煤壁距離的關(guān)系圖。

由圖7可以看出，支承壓力影響范圍為38m，支承壓力峰值位置距工作面煤壁15.4m。

參考文獻

[1] 鉆屑法在掘進期間高應(yīng)力集中區(qū)的應(yīng)用[J].能源技術(shù)與管理，2012，6（2）.endprint

摘要：5470Y工作面位于-800水平四采外區(qū)域，該區(qū)域7煤層巷道發(fā)生過集中壓力顯現(xiàn)現(xiàn)象，為確定該工作面是否存在沖擊危險，通過鉆屑法及頂板動態(tài)儀對該工作面壓力進行分析。

關(guān)鍵詞：鉆屑極限；應(yīng)力鉆孔；動力現(xiàn)象

中圖分類號：TD172 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0085-03

1 鉆泄法分析

鉆屑法是通過在煤層中鉆小直徑鉆孔（直徑42～50mm），根據(jù)鉆孔在不同深度排出的煤粉量及其變化規(guī)律以及有關(guān)動力現(xiàn)象判斷沖擊危險的一種方法。

1.1 基本原理

鉆屑法的原理就是通過測量鉆孔煤粉量的大小以確定相應(yīng)的煤體應(yīng)力狀態(tài)，因此，研究煤粉量與煤體應(yīng)力之間的定量關(guān)系是實施這種方法的理論基礎(chǔ)，也是近代巖體力學(xué)的一個新課題煤體鉆孔力學(xué)的主要內(nèi)容。國內(nèi)外不少學(xué)者進行了理論分析、室內(nèi)模擬和實測試驗。

此外，若將煤粉鉆孔視為在沖擊危險區(qū)開掘了一個微型巷道，則制造煤粉鉆孔，就猶如規(guī)?？s小了的沖擊地壓模擬試驗。打鉆時鉆孔沖擊、粒度、推進時間和推進力的變化以及鉆桿被夾持等有關(guān)動力效應(yīng)，亦有可能成為鑒別沖擊危險的依據(jù)。

極限煤粉量：極限煤粉量，指的是在極限煤體壓力作用下所產(chǎn)生的煤粉量，是煤體--圍巖力學(xué)系統(tǒng)達到極限的平衡條件，即有可能發(fā)生沖擊地壓的煤粉量，因而，所計算的極限煤粉量是鑒別和預(yù)測沖擊危險的理論依據(jù)。

極限煤粉量與距煤壁的距離有關(guān)，距離不同，極限煤粉量的數(shù)值亦不同。產(chǎn)生極限煤粉量變化的原因是破壞的分區(qū)性造成的。

1.2 實施方案

距5470Y工作面超前60m內(nèi)，對軌道順槽采面?zhèn)鹊南飵瓦M行鉆屑法監(jiān)測，鉆孔布置如圖3所示，在監(jiān)測范圍內(nèi)，每隔10m打一個鉆孔，鉆孔深7m。再次打鉆時，在相鄰兩鉆孔中間打一鉆孔。測量每米煤粉重量，根據(jù)煤粉量大小判斷其危險性，注意打鉆時的卡、頂、吸、煤炮現(xiàn)象，并進行沖擊危險判定。

所需儀器及工具：煤電鉆一臺、麻花鉆桿10根、直徑Φ42的鉆頭若干、1m2的風(fēng)筒布一個和量程為10kg的彈簧秤一個。

1.3 數(shù)據(jù)記錄與分析

按照方案設(shè)計，于1月11、12日在5470Y軌道巷共打了10個鉆孔，共得到40個數(shù)據(jù)。鉆孔編號與鉆孔距工作面距離的對應(yīng)關(guān)系，如表1所示。具體得到的每米煤粉量數(shù)據(jù)，如表2所示。

需要說明的是，2號鉆孔約在4.5～5.0m處有吸鉆現(xiàn)象，5號鉆孔約在3.5～4.0m處有吸鉆現(xiàn)象，10號鉆孔約從4.5m處開始出現(xiàn)吸鉆現(xiàn)象，并且特別嚴重，釬桿很難拔出，導(dǎo)致不能繼續(xù)打鉆。因為所取的是7m范圍內(nèi)的煤粉量，釬桿遇矸石后沒有繼續(xù)往下打鉆。

由圖4可以看出，每個鉆孔的平均每米煤粉量在2.5～3.5kg之間范圍內(nèi)變化。每個鉆孔的平均每米煤粉量分別如下所述：1號鉆孔平均每米煤粉量為2.7kg，2號鉆孔平均每米煤粉量為2.6kg，3號鉆孔平均每米煤粉量為3.2kg，4號鉆孔平均每米煤粉量為3.4kg，5號鉆孔平均每米煤粉量為3.0kg，6號鉆孔平均每米煤粉量為2.7kg，7號鉆孔平均每米煤粉量為2.9kg，8號鉆孔平均每米煤粉量為3.3kg，9號鉆孔平均每米煤粉量為2.5kg，10號鉆孔平均每米煤粉量為3.0kg。

由圖5看出，深度為3m處的平均每米煤粉量為2.8kg，深度為4m處的平均每米煤粉量為2.7kg，深度為5m處的平均每米煤粉量為2.9kg，深度為6m處的平均每米煤粉量為3.1kg，深度為7m處的平均每米煤粉量為3.4kg。

1.4 總結(jié)

（1）通過10個鉆孔40個數(shù)據(jù)的分析，總的平均每米煤粉量為3.0kg，變化范圍為2.1～4.3kg，煤粉顆粒較均勻，打鉆過程中煤粉量沒有出現(xiàn)異常增多的現(xiàn)象，煤粉粒度均勻，無較大顆粒出現(xiàn)，打鉆時沒有響聲和微沖擊強度升高的現(xiàn)象。除10號鉆孔外，其余鉆孔沒有出現(xiàn)鉆桿被夾持的動力現(xiàn)象。

（2）10號鉆孔約在3.5m處出現(xiàn)了比較嚴重的吸鉆現(xiàn)象，而且出現(xiàn)了鉆桿被夾持的現(xiàn)象。這是由于該鉆孔位置距斷層較近，在斷裂線一定范圍內(nèi)出現(xiàn)高應(yīng)力區(qū)，煤體破碎較嚴重所致。

2 支承壓力影響范圍與峰值位置監(jiān)測分析

2.1 實施方案

（1）超前支承壓力影響范圍及峰值位置監(jiān)測方。在5470Y工作面軌道巷布置動態(tài)儀，如圖6所示，在距開切眼228m處開始安裝，每隔2m安裝一個，共安裝4個。當(dāng)工作面推進至開切眼185m，開始觀測頂?shù)装逑鲁亮?，每次觀測均記錄頂板動態(tài)儀至煤壁的距離，將記錄的情況填入相應(yīng)表格。每個點的觀測時間不少于2小時，每隔20分鐘讀一次數(shù)。由于距煤壁7～8m范圍頂板破碎嚴重，頂板已經(jīng)基本破壞，測得的頂板下沉數(shù)據(jù)一般要么很大要么為零，已經(jīng)失去了實際分析意義，所以在觀測時不予考慮。本次觀測的范圍為距工作面距離為9～43m。

所需儀器為頂板動態(tài)儀4個。

2.2 觀測數(shù)據(jù)分析

觀測數(shù)據(jù)的處理方法：將每個測點頂板動態(tài)儀的示數(shù)轉(zhuǎn)換成頂板移近速度，做法是將后次讀數(shù)減前次讀數(shù)即得這段時間內(nèi)的頂?shù)装逡平?，用該測點觀測的的幾個頂?shù)装逡平壳笃骄担贸銎骄數(shù)装逡平縮，采用公式V=s/t得出此觀測點的平均移近速度，單位為“毫米/時”（mm/h）。觀測結(jié)束后，根據(jù)計算結(jié)果，繪出頂板移近速度與超前煤壁距離的關(guān)系圖。

本次觀測采用了22個測點的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理后繪制的頂板下沉速度與超前煤壁距離的關(guān)系圖。

由圖7可以看出，支承壓力影響范圍為38m，支承壓力峰值位置距工作面煤壁15.4m。

參考文獻

[1] 鉆屑法在掘進期間高應(yīng)力集中區(qū)的應(yīng)用[J].能源技術(shù)與管理，2012，6（2）.endprint