不同長(zhǎng)度切眼綜采工作面礦壓顯現(xiàn)對(duì)比分析

陳 博，白建軍

（陜西陜煤黃陵礦業(yè) 一號(hào)煤礦，陜西 延安 727307）

1 概述

黃陵礦業(yè)有限公司一號(hào)煤礦煤層厚度平均2.18 m， 煤層傾角0°～5°， 屬于單一近水平煤層。井田開(kāi)拓方式為平硐開(kāi)拓，采用中央并列與中央分列混合抽出式通風(fēng)。礦井為高瓦斯礦井，水文地質(zhì)類(lèi)型為復(fù)雜型。礦井采用綜合機(jī)械化長(zhǎng)壁后退式采煤工藝，全部垮落法管理頂板。

623綜采工作面是黃陵礦業(yè)一號(hào)煤礦六盤(pán)區(qū)首個(gè)切眼長(zhǎng)度261 m的綜采工作面，該盤(pán)區(qū)以往工作面切眼長(zhǎng)度均為235m，較以前增加26 m，按照623工作面可采長(zhǎng)度3703m，平均采高2.45m進(jìn)行計(jì)算，該切眼布置長(zhǎng)度較以往切眼布置可多回采原煤0.318 Mt，同時(shí)整個(gè)盤(pán)區(qū)可以減少順槽的掘進(jìn)數(shù)量，因此研究長(zhǎng)切眼綜采工作面的回采礦壓顯現(xiàn)無(wú)論從經(jīng)濟(jì)效益、安全效益、社會(huì)效益都具有非常重要的意義。但任何的回采都是建立在安全生產(chǎn)前提，因此有必要對(duì)比分析不同切眼長(zhǎng)度綜采工作面的礦壓顯現(xiàn)情況。

2 切眼長(zhǎng)度的選擇

合理的綜采工作面長(zhǎng)度是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效的重要條件。在一定范圍內(nèi)增加工作面長(zhǎng)度，有利于提高產(chǎn)量、效率和效益，并能降低巷道掘進(jìn)率。但工作面長(zhǎng)度受設(shè)備、煤層地質(zhì)條件及瓦斯含量等因素制約，同時(shí)，切眼增大，生產(chǎn)技術(shù)管理的難度也隨之增大。

2.1 地質(zhì)因素

煤層地質(zhì)條件是影響工作面長(zhǎng)度的重要因素，為了減少開(kāi)采困難，盤(pán)區(qū)內(nèi)劃分工作面時(shí)，對(duì)于已知的落差大于采高的斷層、較大的褶皺、煤層厚度和傾角急劇變化帶、巖漿巖侵入?yún)^(qū)，一般以這些地質(zhì)條件作為工作面上下邊界，這些條件就限值的工作面長(zhǎng)度。

小的地質(zhì)構(gòu)造往往在開(kāi)掘巷道或者回采工作面時(shí)才知道，容易造成割煤、支護(hù)困難，工作面越長(zhǎng)，遇到小構(gòu)造的可能性就越多，因此，在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的區(qū)域開(kāi)采，工作面不宜太長(zhǎng)。

瓦斯含量也限制工作面長(zhǎng)度。在高瓦斯礦井，工作面的通風(fēng)能力則是限制工作面長(zhǎng)度的重要因素。

2.2 工作面效率

工作面一部分生產(chǎn)人員的工種和工作面長(zhǎng)度沒(méi)有明顯的關(guān)系，如采煤機(jī)司機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)司機(jī)、泵站司機(jī)等；采煤機(jī)進(jìn)刀的時(shí)間和進(jìn)刀的長(zhǎng)度是一定的，也與工作面長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。

加大工作面長(zhǎng)度可以減少與工作面長(zhǎng)度無(wú)關(guān)工種的工作效率，相對(duì)減少每班的進(jìn)刀次數(shù)和進(jìn)刀時(shí)間，增加正刀割煤時(shí)間，從而有利于增加工作面產(chǎn)量和效率。

2.3 安全

一號(hào)煤礦所采煤層具有自然發(fā)火傾向，加快工作面的推進(jìn)速度，保證工作面有足夠的也推進(jìn)進(jìn)尺是防止采空區(qū)自然發(fā)火的有效措施，另外長(zhǎng)壁工作面礦壓顯現(xiàn)隨工作面推進(jìn)速度加快而趨于緩和。顯然，工作面推進(jìn)速度隨工作面切眼長(zhǎng)度加大必然要降低，從而防止采空區(qū)自然發(fā)火和減緩工作面礦壓顯現(xiàn)考慮，工作面長(zhǎng)度加大到一定范圍后，不宜再加長(zhǎng)。

2.4 設(shè)備條件

我國(guó)目前使用的大部分刮板運(yùn)輸機(jī)均按200～250 m的鋪設(shè)長(zhǎng)度設(shè)計(jì)，在地址條件好，使用中加強(qiáng)技術(shù)管理，工作面長(zhǎng)度可在210～230 m左右時(shí)，一般都能適應(yīng)。使用重型刮板運(yùn)輸機(jī)，工作面長(zhǎng)度可達(dá)300 m以上。

3 623、621綜采工作面礦壓對(duì)比分析

3.1 工作面進(jìn)風(fēng)支護(hù)情況

621、623進(jìn)風(fēng)順槽（可采范圍）為矩形巷道，掘?qū)?.6m，掘高2.8 m。頂板采用錨桿+錨索梁+塑鋼網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。兩幫采用錨桿+鋼帶+塑鋼網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，見(jiàn)圖1。

圖1 621、623進(jìn)順巷道支護(hù)斷面

3.2 回采過(guò)程中壓力顯現(xiàn)對(duì)比分析

2017年在621進(jìn)風(fēng)順槽距工作面100 m（巷口向里2800m）、130m（巷口向里2770 m）分別設(shè)置A、B兩個(gè)巷道收斂觀測(cè)點(diǎn)，利用十字測(cè)點(diǎn)法觀測(cè)巷道頂板下沉量、底鼓量、主幫收斂量、副幫收斂量四組數(shù)據(jù)。2月20日～3月11日期間，621工作面正常推采，連續(xù)觀測(cè)621進(jìn)風(fēng)順槽A、B兩點(diǎn)22天的收斂數(shù)據(jù)。將觀測(cè)數(shù)據(jù)繪制成表折線圖，見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 A點(diǎn)數(shù)據(jù)曲線

圖3 B點(diǎn)數(shù)據(jù)曲線

從圖2、圖3可以看出隨著工作面的推進(jìn)巷道幫部收斂、底鼓量、頂板下沉量都不斷增大，但是最大日增加量在100 mm左右，能夠滿(mǎn)足日常的安全生產(chǎn)。

2018年在623進(jìn)風(fēng)順槽布置相同位置的測(cè)點(diǎn)1（巷口向里2800m）、2（巷口向里2770 m）同樣利用十字測(cè)點(diǎn)法，分別測(cè)量主、副幫部收斂量和頂板下沉量、底鼓量四組數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值對(duì)比分析。將觀測(cè)數(shù)據(jù)繪制成圖，見(jiàn)圖4、圖5。

圖4 1點(diǎn)數(shù)據(jù)曲線

圖5 2點(diǎn)數(shù)據(jù)曲線

從621觀測(cè)數(shù)據(jù)和623觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比來(lái)看，幫部收斂、頂板下沉以及底板底鼓量都隨著工作面的推進(jìn)日增幅不斷增大，但兩者相比較巷道變形情況均沒(méi)有明顯的變化。

3.3 支架工況分析

圖6 各支架循環(huán)工況末阻力

由623綜采工作面各支架來(lái)壓判據(jù)數(shù)值分析可見(jiàn)，各支架最大循環(huán)末阻力明顯較大，最大循環(huán)末阻力均達(dá)到7000 kN以上；各支架平均循環(huán)末阻力一般4000～5000kN，均方差一般為1000 kN左右，來(lái)壓判據(jù)一般為5000～6000kN，平均5570 kN。工作面支架選型額定工作阻力為7800kN，另從623綜采工作面目前的工作面、順槽礦壓顯現(xiàn)來(lái)看，巷道設(shè)計(jì)的支護(hù)完全能夠滿(mǎn)足支護(hù)要求，現(xiàn)進(jìn)、回風(fēng)頂板沒(méi)有明顯壓力異常，工作面支架工況也都在最大支撐力范圍內(nèi)，目前已經(jīng)順利回采1200 m。

4 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集，將261m長(zhǎng)切眼623工作面和以往235m切眼621工作面進(jìn)風(fēng)順槽的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)從幫部收斂、頂板下沉和底鼓量分別進(jìn)行了對(duì)比，另根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工作面支架工況、進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)順槽頂板變化和安全生產(chǎn)實(shí)際情況得出結(jié)論，623綜采工作面長(zhǎng)切眼在目前的支護(hù)設(shè)計(jì)情況下完全能夠滿(mǎn)足安全生產(chǎn)需求。在以后的生產(chǎn)實(shí)踐中可以采用長(zhǎng)切眼綜采工作面的方式優(yōu)化礦區(qū)的生產(chǎn)接續(xù)、經(jīng)濟(jì)效益、盤(pán)區(qū)布局。