神府煤田淺埋深大采高工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析

（神華神東煤炭集團公司三道溝煤礦管理處，陜西 榆林 719407）

摘要：在我國煤炭開采中，西北部地區(qū)的煤層多為淺埋深煤層，其賦存特點為埋藏淺、基巖薄、覆蓋松散層厚。在對淺埋深厚煤層進行開采時，神府礦區(qū)多采用大采高綜采工作面的形式，工作面的礦壓會顯現(xiàn)出劇烈的變化，影響工作面的生產(chǎn)安全。文章以神府煤田為例，對淺埋深大采高工作面礦壓顯現(xiàn)的規(guī)律進行了探討。

關(guān)鍵詞：神府煤田；淺埋深；大采高；綜采工作面；礦壓

中圖分類號：TD326文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2014）21-0110-02隨著社會的不斷進步，經(jīng)濟的發(fā)展速度不斷加快，經(jīng)濟發(fā)展中對于能源和資源的需求也在與日俱增。在我國的西部地區(qū)，蘊藏著豐富的淺埋煤層，賦存條件好，煤層厚度大，從開采效率和開采質(zhì)量考慮，多采用大采高一次采全高的方法。受淺埋煤層特殊頂板結(jié)構(gòu)的影響，大采高工作面的礦壓顯現(xiàn)以及控制等都有著顯著的特點，需要引起煤礦工作人員的重視。

1關(guān)于礦壓

礦壓，是指在礦體開采過程中，引發(fā)的圍巖移運動對于支架圍巖所產(chǎn)生的作用力。礦體開采后，會在地層中形成地下空間，破壞巖體的原始應(yīng)力，導(dǎo)致巖體應(yīng)力的重新分布，這個過程會一直持續(xù)到巖體內(nèi)部形成新的應(yīng)力平衡。在應(yīng)力重新分布的過程中，會對圍巖產(chǎn)生影響，導(dǎo)致圍巖變形、移動和破壞，從而對工作面、巷道等產(chǎn)生相應(yīng)的壓力。礦壓的存在和顯現(xiàn)，會造成煤巖體的移動和破壞，造成設(shè)備、井巷的破壞，甚至造成人員的傷亡，嚴(yán)重影響煤礦開采工作的安全穩(wěn)定進行。因此，在煤礦開采過程中，需要對礦壓的顯現(xiàn)規(guī)律觀測和分析，切實做好控制工作。

2淺埋深大采高工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的觀測和分析

現(xiàn)以陜西神府煤田中的三道溝煤礦85203工作面為例，對淺埋深大采高工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進行分析和研究。

2.1工作面概況

85203工作面位于府谷縣三道溝井田，工作面位于三道溝煤礦5-2煤輔運大巷北側(cè)，工作面煤層厚度煤層厚度6.05～6.65m，平均6.19m，地面標(biāo)高1200.2～1335.7m，工作面標(biāo)高1084.4～1129.5，覆蓋層厚度69～188m，屬于淺埋深厚煤層，工作面內(nèi)煤層地質(zhì)構(gòu)造簡單，層內(nèi)發(fā)育緩的波狀起伏。工作面長度295m，采用傾斜長壁、后退式綜合機械化采煤方法，全部垮落法管理頂板。

2.2礦壓觀測目標(biāo)

為摸清85203工作面礦壓規(guī)律及所選液壓支架的適應(yīng)性，需分析工作面頂板的活動規(guī)律及礦壓顯現(xiàn)特征，評價支架對工作面頂板運動的適應(yīng)性，為工作面頂板管理、支護強度的確定提供科學(xué)依據(jù)。其目標(biāo)有兩個：其一，在85203工作面特定的生產(chǎn)技術(shù)和地質(zhì)條件下，掌握工作面上覆巖層運動規(guī)律，分析支護參數(shù)和頂板管理措施的合理性。其二，分析工作面支架適應(yīng)性，通過對工作面回采期間進行礦壓監(jiān)測，分析監(jiān)測數(shù)據(jù)并提出可行性建議，為判斷工作面支架支護質(zhì)量和改善支護效果提供科學(xué)依據(jù)。

2.3主要研究內(nèi)容

掌握采場直接頂、基本頂來壓顯現(xiàn)特點、步距和強度；觀測直接頂懸頂和冒落特點，掌握頂板運動規(guī)律；評價ZY18000/32/70D型掩護式液壓支架在85203工作面的適應(yīng)性，在總體研究支架結(jié)構(gòu)、承受載荷、工作阻力等指標(biāo)的前提下，進一步分析其現(xiàn)場實際使用工況。

2.4礦壓顯現(xiàn)的觀測和研究

2.4.1監(jiān)測設(shè)備。在85203工作面利用KJ216礦壓觀測系統(tǒng)進行礦壓觀測，工作面均布安裝18臺礦壓監(jiān)測設(shè)備，對支架初撐力、工作阻力進行連續(xù)監(jiān)測。

2.4.2監(jiān)測設(shè)置。為了對支架的初撐力和末阻力進行觀測，確定數(shù)據(jù)采樣周期為1分鐘/次。從工作面開始試生產(chǎn)開始觀測，直到工作面經(jīng)歷多次周期來壓至回采結(jié)束，對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行了系統(tǒng)分析，以充分掌握頂板的運動規(guī)律。

2.4.3礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。隨采場推進，基本頂巖梁來壓時巖梁離層、下沉、斷裂，支架在支撐上覆巖梁的支護循環(huán)過程中有初撐和工作兩個階段，分為以下四種狀態(tài)：第一，當(dāng)頂板壓力較小，支架達到初撐后，支護循環(huán)內(nèi)沒有達到工作阻力。即支架一直在初撐階段工作，直到下次移架。在此過程中，頂板處于最穩(wěn)定的狀態(tài)，基本頂巖梁尚未達到極限垮落步距。第二，支架初撐時間較長，初撐階段壓力曲線平緩上升，循環(huán)末阻力值低于支架的額定工作阻力值。此時，基本頂處于相對穩(wěn)定運動狀態(tài)，有少量緩慢下沉，但未斷裂回轉(zhuǎn)。巖梁處于來壓前夕的相對穩(wěn)定的運動狀態(tài)。第三，支架從初撐階段極短時間內(nèi)即達到額定工作阻力狀態(tài)，并且在額定工作阻力值區(qū)域穩(wěn)定震蕩。此時，頂板不穩(wěn)定，基本頂巖梁處于顯著運動階段，即來壓階段。第四，采空區(qū)內(nèi)基本頂隨著懸頂面積的增大，當(dāng)達到極限懸頂狀態(tài)時將出現(xiàn)急劇下沉和斷裂，即頂板來壓，隨頂板斷裂垮落來壓結(jié)束而充分冒落。這種狀態(tài)周而復(fù)始，即為基本頂?shù)闹芷谛詠韷骸?/p>

85203工作面正?；夭傻V壓顯現(xiàn)基本規(guī)律：通過監(jiān)測數(shù)據(jù)，本工作面基本頂來壓期間工作面上部來壓強度26.8～44.6MPa，平均值39.2MPa，中部壓力41.8～44.9MPa，平均值為43.8MPa，下部壓力26.0～43.9MPa，平均值為33.6MPa，該工作面基本頂周期來壓強度26.0～44.9MPa，平均為38.9MPa。根據(jù)基本頂周期來壓步距統(tǒng)計可知，工作面初采來壓步距為70m；正常回采過程中工作面上部周期來壓步距10.0～17.8m，平均步距13.2m，中部周期來壓步距10.8～16.4m，平均步距13.1m，下部周期來壓步距11.0～16.0m，平均步距13.7m，基本頂周期來壓步距平均為13.4m。

3結(jié)論

通過分析85203綜采工作面頂板巖石組成和支架載荷數(shù)據(jù)分析，可以對礦壓顯現(xiàn)的規(guī)律進行了解和掌握，從而為開采工作提供合理有效的指導(dǎo)。在該工作面中：（1）根據(jù)KJ216監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算得知，85203工作面初采來壓步距為70m左右，周期來壓步距平均為13.4m。（2）根據(jù)KJ216監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算得知，85203工作面周期來壓強度平均為38.9MPa。（3）85203工作面平均工作阻力28.9MPa，來壓時的判據(jù)強度為34.9MPa，合理的支護強度應(yīng)該為41.1MPa。（4）液壓支架工作阻力大多數(shù)分布在25MPa以上，其中一半以上分布在在25～35MPa，支架的工作阻力（18000kN）較大，有較大的富余系數(shù)，能夠適應(yīng)85203工作面頂板變化的要求。

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作者簡介：段偉華，男，河北寧晉人，神華神東煤炭集團公司三道溝煤礦管理處綜采一隊采煤技術(shù)員，研究方向：采礦工程。

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