大采高300 m長工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究

姜 濤

(山西長平煤業(yè)集團有限責任公司，山西 高平 048411)

1 工作面概況

某礦5312工作面走向長度為1 749.28 m，傾向長度為301.5 m，煤層平均厚為5.35 m. 采用“兩進一回”通風方式，工作面巷道布置示意圖見圖1.

圖1 5312工作面巷道布置示意圖

2 工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

2.1 工作面初次垮落特征

2.1.1直接頂初次垮落

工作面自2015年11月29日開始進行試生產，由于生產安排，該工作面初期回采斷斷續(xù)續(xù)，2015年12月29日工作面83#—123#支架后方直接頂開始冒落，并逐漸向兩端頭延伸，支架阻力有明顯增大，持續(xù)時間兩天。工作面直接頂初次來壓不同步特征較為明顯，其中工作面中部直接頂來壓步距最小，平均18.75 m，工作面上部平均21.3 m，工作面下部平均20.25 m，整面平均20.1 m，動載系數(shù)平均1.3.

2.1.2基本頂初次垮落

工作面自2016年1月15日停產兩個月，2016年3月16日重新開始生產。2016年3月18日夜班工作面中部頂板發(fā)出斷裂響聲，支架阻力快速升高，中部支架后方有大塊矸石滾落，預示該工作面基本頂初次破斷，截止到2016年3月21日，整面支架工作阻力開始明顯回落，工作面初次來壓結束，由于工作面每天只有一班生產，整個來壓時間持續(xù)3天左右。

支架阻力統(tǒng)計數(shù)據顯示，工作面上部基本頂初次垮落步距平均45.5 m；工作面中部基本頂初次垮落步距平均40.9 m；工作面下部基本頂初次垮落步距平均42.1 m；工作面基本頂平均初次垮落步距42.2 m；動載系數(shù)平均1.41，來壓并不強烈；整面基本頂初次來壓不同步特征較為明顯，中部最小、下部次之、上部最大。

2.2 工作面周期來壓特征分析

工作面在回采過程中，基本頂會發(fā)生周期性的破斷，即產生周期來壓現(xiàn)象?；卷斨芷趤韷翰骄嗪蛣虞d系數(shù)見表1，表2.

表1 基本頂周期來壓步距統(tǒng)計表

表2 基本頂動載系數(shù)統(tǒng)計表

經過對整個回采過程的統(tǒng)計，得出工作面上部基本頂來壓步距平均12.7 m，動載系數(shù)平均1.36；工作面中部基本頂來壓步距平均10.6 m，動載系數(shù)平均1.35；工作面下部基本頂來壓步距平均12.0 m，動載系數(shù)平均1.41. 由此可以看出，工作面基本頂周期來壓整面不同步特征較為明顯，其中工作面中部基本頂周期來壓步距最小，兩端頭頂板周期來壓步距基本相當，上部略大于下部。

綜上所述，任務的定價與任務位置聚類中心越近，價格越低；而相對中心越遠，價格越高．同時任務價格對任務的執(zhí)行情況有直接影響，任務價格越高，任務分布越密集的地點，任務完成度就越高．任務未完成應該是該任務價格較低，或該任務所在地點任務點密度較低所導致的．

2.3 工作面超前支承壓力分布規(guī)律

根據巷道超前觀測數(shù)據，以單體柱距離工作面煤壁距離為橫坐標，以單體柱阻力為縱坐標，繪制工作面超前支護阻力曲線圖，見圖2.

圖2 超前支護阻力曲線圖

通過分析圖2得到5312工作面超前支承壓力具有以下特點：

1) 整體而言，單體支柱載荷隨著距工作面距離不斷減小，其值呈上升趨勢；工作面前方30～65 m，其壓力變化不大，單體支柱工作阻力為11～13 MPa；工作面前方30 m內，單體支柱工作阻力從13 MPa緩慢上升，升幅變化平緩，相比較而言，53121巷支柱載荷較大些。

2) 單體柱載荷分別在工作面前方14.3 m和15.5 m處達到最大值；由兩巷的觀測數(shù)據可知，超前支承壓力的影響范圍主要在工作面前方50 m范圍。

2.4 巷道變形結果分析

通過在巷道內布置測點，得出巷道頂?shù)装遄冃螖?shù)據。經過綜合分析巷道頂?shù)装遄冃螖?shù)據，將巷道變形規(guī)律依照頂?shù)装遄冃嗡俣群蛢蓭鸵平俣却笮澐譃?個階段：

1) 未受采動影響階段。該階段位于超前工作面55.2 m之外，在這一階段巷道圍巖移動速度較小，頂?shù)装逡平俣炔怀^10 mm/d，說明此階段內巷道受采動影響較小。

2) 采動影響階段。該階段位于超前工作面55.2～25 m，這一階段巷道頂?shù)装逡平俣纫话悴怀^35 mm/d；兩幫移近速度一般不大于10 mm/d.

3) 采動影響劇烈階段。該階段位于超前工作面25 m的范圍內，這一階段巷道頂?shù)装逅俣茸畲罂蛇_75 mm/d，最大變形量可達370 mm. 分析巷道變形劇烈增加的原因是回采巷道受到回采動壓的強烈影響。

3 工作面長度增加對礦壓顯現(xiàn)的影響分析

該礦5310工作面走向長度為2 559.66 m，傾向長度為251 m，煤層平均厚度為5.75 m，煤層傾角平均為6°. 回采工藝與5312工作面相同。

3.1 來壓特征對比分析

為了能夠更清楚的對工作面加長后對工作面礦壓的影響，將5312工作面礦壓特征與5310工作面礦壓情況進行對比分析，見表3.

表3 來壓特征對比分析表

根據以往經驗，工作面長度由250 m增加至300 m后，基本頂初次垮落步距會相應的減小，但由表3可知，5312工作面直接頂和基本頂初次垮落步距比5310工作面略大，其原因主要是5312初采期間煤層厚度僅有3.5 m左右，遠低于5310工作面5.75 m的采高。5312工作面基本頂周期來壓步距較5310工作面減小18%，來壓動載系數(shù)對比情況基本一致。

3.2 超前支承壓力現(xiàn)場實測對比分析

5310工作面現(xiàn)場通過安裝鉆孔應力計對超前壓力數(shù)據進行觀測，分析觀測結果得出超前支承壓力的峰值在5.2～7.6 m，煤壁至峰值區(qū)為應力減少區(qū)域。5310工作面峰值為18.5 MPa，5312工作面峰值為21.8 MPa.

通過對比分析工作面長度由250 m增加到300 m后的超前支承壓力分布規(guī)律，得出當工作面長度增加到300 m后，峰值大小增大了17.8%.

3.3 巷道變形實測對比分析

5310工作面通過“十”字布點法測量巷道變形得到巷道變形規(guī)律，5310巷道與5312巷道變形規(guī)律的對比分析見表4.

表4 巷道變形規(guī)律對比分析表

比較巷道變形規(guī)律可知，工作面長度由250 m加長至300 m之后，工作面采動影響劇烈區(qū)域范圍增大了34.4%，采動影響區(qū)域范圍增大26.8%，巷道頂?shù)装遄畲笠平吭龃?6.3%，頂?shù)装遄畲笠平俣仍龃?1.5%。可見，工作面長度的增加導致巷道變形劇烈。

4 結 論

通過對比分析5312加長工作面與5310工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律現(xiàn)場實測結果得出，工作面加長后，工作面基本頂周期來壓步距減小18%；比較超前支承壓力分布情況，可得到工作面加長后，超前支承壓力峰值增大了17.8%. 比較巷道變形情況，可得到工作面加長后，巷道變形明顯劇烈。