夏店煤礦綜放工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

岳小建

(山西晉神沙坪煤業(yè)有限公司)

夏店煤礦綜放工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

岳小建

(山西晉神沙坪煤業(yè)有限公司)

根據(jù)實測夏店煤礦8120綜放試驗工作面支架初撐力、循環(huán)末阻力、時間加權(quán)平均工作阻力及其分布頻率等參數(shù)，探討了綜放面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。結(jié)果表明：工作面平均周期來壓步距為21.6 m，平均動載系數(shù)為1.67，且綜放工作面頂煤的放出導(dǎo)致了控頂距上方頂煤的破碎、移動，使得支架初撐力、時間加權(quán)平均工作阻力等參數(shù)值偏低。

綜放工作面 周期來壓 初撐力 礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

綜放工作面支架工作阻力的變化是由頂板巖層變形移動引起的[1-5]。為了研究山西某煤礦綜放面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，2014年5月—8月，在夏店煤礦8120綜放工作面進行了礦壓觀測，重點測定支架工作阻力、煤壁片幫、端面冒頂?shù)葏?shù)，研究支架運轉(zhuǎn)特性、支架與圍巖作用的關(guān)系，分析整個工作面頂板壓力分布情況，掌握采面頂板活動規(guī)律。

1 礦井概況

夏店煤礦井田內(nèi)9#、10#、11#煤層為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層，且均為自燃煤層。9#煤層位于太原組下段，煤層厚1.19～1.65 m，平均厚1.49 m，不含夾矸，屬結(jié)構(gòu)簡單的全井田穩(wěn)定可采煤層。10#煤層位于太原組底部，煤層厚1.07～2.40 m，平均厚1.76 m，煤層偶含一層夾矸，屬結(jié)構(gòu)簡單的穩(wěn)定煤層，全區(qū)可采。11#煤層位于太原組最底部，煤層厚1.65～4.71 m，平均厚3.99 m，該煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含夾矸2～4層。井田構(gòu)造總體為一寬緩背斜，背斜軸呈NE走向，兩翼傾角相近，傾角4°～5°，北翼地層傾角較南翼地層更為平緩，井田構(gòu)造屬簡單類型，屬低瓦斯礦井。礦井水文地質(zhì)條件類型為中等型。

2 綜放工作面現(xiàn)場礦壓觀測

2.1 觀測站布置及觀測方法

夏店煤礦8120綜放面為走向長壁工作面，采面內(nèi)共安裝122架液壓支架，其中2架過渡支架和6架排頭支架(上下端各3架)。支架由下至上編號依次為1#，2#，3#，...，122#。在該工作面上部布置4條觀測線，分別位于114#，104#，94#、84#支架上；在該工作面中部布置4條觀測線，分別位于44#，54#，64#，74#支架上；在該工作面下部布置4條觀測線，位于4#，14#，24#，34#支架上。利用KJ216煤礦頂板動態(tài)(壓力)監(jiān)測系統(tǒng)，對液壓支架工作阻力進行在線監(jiān)測。

2.2 觀測結(jié)果分析

2.2.1 綜放面礦壓顯現(xiàn)特征

圖1為8120工作面中部54#支架來壓統(tǒng)計曲線。由圖1可知，2種來壓判據(jù)在初次來壓和前3次周期來壓時判斷結(jié)果一致，但在工作面推進至70～100 m時，采用時間加權(quán)平均工作阻力判據(jù)結(jié)果顯示沒有發(fā)生周期來壓現(xiàn)象，僅僅是在75，85，95 m處曲線有3次明顯的波動，但未達到來壓判據(jù)的臨界值；采用初增阻速度作為來壓判據(jù)時結(jié)果顯示，在推進至87，100 m處時分別發(fā)生了第4次和第5次周期來壓。

圖1 54#支架來壓統(tǒng)計曲線

圖2為8120工作面在推進70～120 m期間54#支架初撐力與最大工作阻力統(tǒng)計曲線。由圖2可知，在工作面推進至90，100 m附近時，支架最大工作阻力分別達到了3 400.54，4 379.12 kN，已遠超過時間加權(quán)平均工作阻力來壓判據(jù)臨界值2 693.61 kN，可以認為此時工作面產(chǎn)生了周期來壓現(xiàn)象。但此時的時間加權(quán)平均工作阻力分別為2 085.27， 1 852.03 kN，均低于來壓臨界值，造成了工作面未產(chǎn)生周期來壓的誤判。在工作面推進至90，100 m附近時，雖然支架初撐力較低，但移架之后支架初增阻速度較大，說明此時工作面頂板活動較為劇烈，工作面產(chǎn)生了周期來壓。

圖2 54#支架初撐力與最大工作阻力統(tǒng)計曲線

2.2.2 綜放試驗面來壓規(guī)律

8120綜放工作面共設(shè)置有12條礦壓觀測線，在工作面上部、中部、下部分別選擇84#，54#，14#支架曲線進行分析。工作面上部84#支架和工作面下部14#支架的來壓統(tǒng)計曲線見圖3。

圖3 84#、14#支架來壓統(tǒng)計曲線

由圖3可知，隨著工作面的推進，上部支架初次來壓步距較小，平均為23 m，并且初次來壓步距與周期來壓步距相差不大，來壓影響范圍為2.0～6.5 m。由此表明，工作面上部頂板巖層由于受到2118工作面采空區(qū)的影響，老頂懸頂距離較小且容易垮落，其初次垮落以及周期垮落步距相差較小，平均為20～25 m。工作面上部頂板巖層垮落后，工作面中部滯后5～8 m隨之產(chǎn)生來壓現(xiàn)象，平均初次來壓步距為30 m，來壓影響范圍約5 m，平均為18 m。8120工作面下方為未開采的實體煤，頂板巖層相當于三邊固支梁受力模型，同時由于工作面下巷采用錨桿支護，回采過程中沒有及時拆除，也會增大靠近下巷位置的頂板懸頂距離。工作面下部支架初次來壓步距為30～38 m，大于工作面上部的初次來壓步距。

2.2.3 支架工作阻力與初撐力之間關(guān)系

由于煤層賦存條件、頂板穩(wěn)定程度以及開采工藝的不同，支架初撐力對頂板穩(wěn)定性的影響程度也不一致。當煤層厚度發(fā)生變化時，支架與圍巖相互作用關(guān)系的不同，使得支架初撐力對頂板的控制作用以及由此引起的工作阻力的變化各有特點。綜放面不同位置支架工作阻力與初撐力的關(guān)系見圖4。

圖4 支架初撐力與循環(huán)末阻力的關(guān)系

由圖4可知，支架循環(huán)末阻力與支架初撐力整體上呈線性正相關(guān)關(guān)系，但在不同區(qū)域內(nèi)隨著支架初撐力的增加，支架工作阻力增長的速率也各不一致。

3 結(jié) 論

(1)8120綜放試驗工作面上部、中部和下部平均初次來壓步距依次為20.25，29.5，30.75 m，平均周期來壓步距依次為17.5，20.19，19.56 m，工作面平均周期來壓步距為 21.6 m。

(2)綜放工作面由于頂煤的放出導(dǎo)致控頂距上方頂煤破碎、移動，支架初撐力、時間加權(quán)平均工作阻力偏低。觀測期間支架最大初撐力為3269.14kN，為額定初撐力的63.4%；支架循環(huán)末阻力平均值為2710.34kN，僅為支架額定工作阻力(7000kN)的38.72%；在頂板周期來壓期間，采面不同區(qū)域內(nèi)支架最大循環(huán)末阻力達到支架額定工作阻力的79.4%～81.7%。

[1] 劉 飛，馬 華，丁言露.礦山壓力及巖層控制原理[J].煤礦現(xiàn)代化，2011(1)：98-100.

[2] 倪興華，苗素軍，楊永杰.綜放工作面端頭順槽超前液壓支架支護技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2008.

[3] 高 峰，錢鳴高，繆協(xié)興.采場支架工作阻力與頂板下沉量類雙曲線關(guān)系的探討[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，1999，18(6)：658-662.

[4] 曹勝根，錢鳴高，劉長友，等.采場支架-圍巖關(guān)系新研究[J].煤炭學(xué)報，1998，23(6)：575-579.

[5] 張可斌，劉成錄，王洪忠，等.煤礦采場礦山壓力導(dǎo)論[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

2015-01-26)

岳小建(1987—)，男，助理工程師，036500 山西省忻州市河曲縣晉神沙坪。