酸刺溝煤礦淺埋深煤層工作面礦壓顯現(xiàn)特征分析

【摘要】針對(duì)內(nèi)蒙古伊泰酸刺溝煤礦放頂煤開采工作面來(lái)壓大而導(dǎo)致支架嚴(yán)重?fù)p害的情況，在“短砌體梁”和“臺(tái)階巖梁”結(jié)構(gòu)模型理論的基礎(chǔ)上，通過(guò)安裝礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用現(xiàn)場(chǎng)壓力監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析，得出一個(gè)周期來(lái)壓時(shí)間大約為3-4天，并可將來(lái)壓周期劃分為壓力緩和、壓力升高和大面積來(lái)壓三個(gè)階段。對(duì)淺埋深煤層工作面礦壓特征的掌握，可有效指導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】淺埋深煤層；工作面；頂板來(lái)壓；監(jiān)測(cè)；來(lái)壓規(guī)律

淺埋深煤層具有埋深淺、基巖頂板薄、表土覆蓋層厚的顯著特點(diǎn)。我國(guó)賦存有大量埋深在150m以內(nèi)的淺部煤田，其中最典型的是神府、東勝煤田。與深埋煤層不同，部分礦區(qū)淺埋深煤層存在著明顯的初次來(lái)壓和周期來(lái)壓，頂板基巖波及整個(gè)覆巖，比深埋煤層來(lái)壓更為劇烈。本文根據(jù)黃慶享、錢鳴高、石平五在“淺埋煤層采場(chǎng)基本頂周期來(lái)壓的結(jié)構(gòu)分析”中建立的淺埋深煤層采場(chǎng)基本頂周期來(lái)壓的“短砌體梁”和“臺(tái)階巖梁”結(jié)構(gòu)模型理論，以內(nèi)蒙古伊泰集團(tuán)酸刺溝煤礦6上105-2回采工作面為工程背景，通過(guò)井下工作面礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、數(shù)據(jù)分析等方法，得出淺埋深煤層工作面礦壓顯現(xiàn)特征，為酸刺溝煤礦安全回采提供參考。

1、工程地質(zhì)概況及問(wèn)題提出

酸刺溝煤礦6上105-2回采工作面埋深90-120m左右，煤層為單一穩(wěn)定可采煤層，煤層平均厚度11m左右，老頂為14m厚的中粒砂巖。工作面可采走向長(zhǎng)度1356m，工作面寬245m，采用綜采放頂煤走向長(zhǎng)壁采煤法，全部垮落法處理采空區(qū)頂板。

雖然埋深淺，但實(shí)踐證明，工作面普遍出現(xiàn)臺(tái)階現(xiàn)象，支架壓毀，礦壓顯現(xiàn)劇烈，因而頂板控制具有特殊性。自2013年2月21日開始生產(chǎn)，頂板管理問(wèn)題一直困擾和嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)，出現(xiàn)工作面頂板破碎，支架大面積片幫漏頂，當(dāng)班壓死運(yùn)輸機(jī)；支架安全閥開啟嚴(yán)重，部分支架立柱被壓無(wú)行程，頂梁立柱柱窩被壓裂等多次頂板事故。

2、工作面來(lái)壓理論分析和監(jiān)測(cè)

淺埋煤層老頂周期來(lái)壓期間可能存在兩種結(jié)構(gòu)形態(tài)，即老頂“短砌體梁”結(jié)構(gòu)和“臺(tái)階巖梁”結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)滑落失穩(wěn)，這是工作面周期來(lái)壓強(qiáng)烈和出現(xiàn)臺(tái)階下沉的根本原因。

為更好觀測(cè)工作面周期來(lái)壓規(guī)律，煤礦2013年9月安裝了礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。工作面每隔5架均布安裝一臺(tái)記錄儀，記錄儀記錄支架的壓力，地面通過(guò)觀測(cè)系統(tǒng)即可觀察實(shí)時(shí)的礦壓情況，并通過(guò)系統(tǒng)記錄，運(yùn)用處理軟件得出礦壓顯現(xiàn)情況。從10月1日到10月14日，觀測(cè)結(jié)果如圖1和2。

圖1所示周期來(lái)壓期間支架安全閥開啟率較高，共監(jiān)測(cè)到7次來(lái)壓，來(lái)壓步距分別為26.4m、10.9m、12.8m、12.4m、17.2m、16.2、15.4m。

圖2所示非周期來(lái)壓期間支架工作阻力一般在10000KN以下，周期來(lái)壓期間支架工作阻力達(dá)到17000KN，共監(jiān)測(cè)到8次來(lái)壓，步距分別為32.4m、10.9m、12.8m、7.6m、17.2m、15.4m、10.2、16.5m。

從圖1和圖2不難看出，大周期來(lái)壓步距大約29.4m，小周期來(lái)壓步距大約14.0m。

3、結(jié)論

結(jié)合井下儀器的分析結(jié)果以及現(xiàn)場(chǎng)考察，對(duì)工作面的來(lái)壓規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)，工作面來(lái)壓規(guī)律如圖3所示。一個(gè)周期來(lái)壓的周期約為3-4天，可化分為三個(gè)階段：

（1）壓力緩和階段：上一個(gè)周期來(lái)壓工作面大面積來(lái)壓后，工作面頂板處于壓力緩和階段，此階段約持續(xù)1-2天，推進(jìn)距離15-20m。

（2）壓力升高階段：隨著工作面推進(jìn)距離的增加，此階段工作面頂板壓力逐漸增大，頂板局部來(lái)壓，此階段持續(xù)約1天，推進(jìn)距離5-10m左右。

（3）大面積來(lái)壓階段：頂板壓力增加到一定程度后，誘發(fā)工作面大面積來(lái)壓，頂板壓力普遍較大，來(lái)壓影響距離5-10m左右，高壓力持續(xù)一段時(shí)間后，進(jìn)入下一個(gè)周期的壓力緩和階段。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢鳴高，石平五，許家林.礦山壓力與巖層控制[M]，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.

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作者簡(jiǎn)介：田紀(jì)龍，男，1988-，漢族，籍貫江蘇連云港，本科，助理工程師，主要從事煤礦項(xiàng)目管理工作。