大傾角綜放采場(chǎng)礦壓規(guī)律及顯現(xiàn)特點(diǎn)研究

武浩軍

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)賀西煤礦， 山西 柳林 033300）

1 地質(zhì)工程概況

某煤礦44407工作面走向長(zhǎng)605m，傾斜長(zhǎng)95m，煤層厚度13.5～23 m，平均15.5 m，煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單；煤層傾角38°～49°，平均43.5°；基本頂為中粗細(xì)砂巖，淺灰色，泥質(zhì)膠結(jié)，層理發(fā)育，厚度＞20.5 m；直接頂為泥巖、粉砂巖，灰、深灰色，小型斜層理發(fā)育，厚度3.8 m，直接底為泥巖，深灰色，致密，較硬，厚度0.8 m，老底為中粗砂巖，深灰、灰綠色，局部地段含礫石，厚度17.5m；工作面巷道按走向長(zhǎng)壁一次采全厚布置；運(yùn)輸順槽靠近煤層頂板，回風(fēng)順槽沿煤層底板破三角巖。

2 礦壓監(jiān)測(cè)

2.1 觀測(cè)方案

在回采工作面布設(shè)上、中、下3個(gè)測(cè)區(qū)，通過(guò)對(duì)液壓支架壓力值的監(jiān)測(cè)來(lái)推斷頂板運(yùn)動(dòng)情況。在回采巷道內(nèi)各布置5個(gè)測(cè)站，對(duì)兩順槽的表面位移及超前支承壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，表面位移監(jiān)測(cè)采用傳統(tǒng)的十字監(jiān)測(cè)法，超前支承壓力用壓力表對(duì)單體支柱進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)記錄測(cè)點(diǎn)在工作面推進(jìn)過(guò)程中的礦壓顯現(xiàn)特征[1-3]。

2.2 工作面礦壓監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)文獻(xiàn)[4-5]中礦壓監(jiān)測(cè)所述，隨工作面推進(jìn)采場(chǎng)礦壓變化情況見(jiàn)表1。

表1 采場(chǎng)礦壓變化特征描述

工作面推進(jìn)過(guò)程中，沿走向方向支架受載情況，高低起伏變化，來(lái)壓較為明顯，但來(lái)壓強(qiáng)度不高(見(jiàn)圖1)，沿傾斜方向礦壓規(guī)律一般為中上部最大，上部次之，下部較小。初采階段采場(chǎng)周期來(lái)壓的強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間較初次來(lái)壓要小得多，來(lái)壓前煤壁片幫較多，煤爆聲頻繁，來(lái)壓時(shí)特別是初次來(lái)壓支架立柱安全閥頻繁開(kāi)啟，活柱下縮量最大，而后支架壓力持續(xù)居高，來(lái)壓步距太不明顯，但顯現(xiàn)較為劇烈[2-3]。

圖1 走向支架載荷變化

3 回采巷道礦壓監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

文獻(xiàn)[1-3]中對(duì)44407采場(chǎng)巷道圍巖活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖2、下頁(yè)表2所示。

圖2 巷道頂板位移5號(hào)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果

從圖2中可知，隨著工作面向前推進(jìn)，兩順槽頂板都有明顯下沉，運(yùn)輸順槽頂板下沉呈緩慢增大，而回風(fēng)順槽頂板卻有明顯的驟增過(guò)程。巷道頂板測(cè)點(diǎn)下沉位移量從0增大到90.170 mm，在距工作面30 m之前上下順槽頂板下沉大致相同，而之后隨之工作面推進(jìn)上下順槽頂板變形發(fā)生較大差異，回風(fēng)順槽巷道變形量明顯大于運(yùn)輸順槽，下沉速度明顯高于運(yùn)輸順槽，在工作面推進(jìn)至測(cè)點(diǎn)時(shí)差值達(dá)到最大，相差近80 mm，這說(shuō)明兩順槽礦壓顯現(xiàn)存在明顯差異，回風(fēng)順槽超前支承壓力明顯影響范圍為30 m左右，而運(yùn)輸順槽則比較小，大約為20 m左右。

表2 同一個(gè)工作面順槽距工作面的距離下巷道壓力觀測(cè)結(jié)果

從表2中可知，回風(fēng)順槽早超前45～50 m范圍內(nèi)進(jìn)入超前壓力影響范圍，壓力強(qiáng)度達(dá)到5～6 MPa，支承壓力峰值出現(xiàn)在工作面前方4～5 m；運(yùn)順順槽超前壓力影響范圍同樣出現(xiàn)在超前工作面45～50 m，壓力強(qiáng)度峰值為4.5 MPa，出現(xiàn)在工作面前方3～4 m范圍內(nèi)?；仫L(fēng)順槽超前頂板壓力在30 m范圍內(nèi)，明顯高于運(yùn)輸順槽，最大差值1 MPa，說(shuō)明上部順槽壓力較大。

4 結(jié)論

本文對(duì)綜放采場(chǎng)礦壓規(guī)律進(jìn)行分析，得出了傾角的變化引發(fā)采場(chǎng)圍巖活動(dòng)發(fā)生了一系列變化。采場(chǎng)礦壓規(guī)律發(fā)生變化，工作面來(lái)壓不同步性突顯，傾向壓力的空間性突顯，采場(chǎng)頂板空間運(yùn)動(dòng)關(guān)系發(fā)生改變，導(dǎo)致兩順槽礦壓顯現(xiàn)異樣性。

從本文現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，隨采場(chǎng)傾角增大，工作面兩端位置來(lái)壓不同步，上部在時(shí)間上來(lái)壓早于下部，當(dāng)來(lái)壓步距卻小于下部；各支架之間工作阻力不均衡分布，一般為中上部最大，上部次之，下部較??；上下順槽支承壓力峰值不同，回風(fēng)順槽壓力及峰值區(qū)均大于運(yùn)輸順槽；上下順槽礦壓顯現(xiàn)程度也不同，上順槽礦壓顯現(xiàn)較為明顯，采動(dòng)影響范圍較大。

總之，隨角度增大，工作面傾向方向上礦壓規(guī)律跟理論分析結(jié)果基本一致。采場(chǎng)走向上支承壓力范圍也有明顯不同，傾向上兩端礦壓顯現(xiàn)變化相差越來(lái)越明顯，這些都說(shuō)明了煤巖傾角對(duì)采場(chǎng)圍巖的影響作用。