下伏煤層開采采煤工作面礦壓觀測數(shù)據(jù)分析

劉 偉

（山西晉煤集團(tuán)沁秀公司岳城煤礦，山西 晉城 048006）

岳城煤礦主要開采3#和15#煤，目前在3#煤開采過程中。由于受到周邊整合礦井已回采工作面遺留煤柱的影響，加之受本煤層工作面采動的影響，巷道變形明顯，維護(hù)量大，對礦井的正常銜接造成很大影響。目前受影響區(qū)段巷道維護(hù)以補強(qiáng)支護(hù)為主，但維護(hù)中缺乏必要的支護(hù)理論依據(jù)，不能科學(xué)地制定修巷、護(hù)巷方案，對下一步工作面設(shè)計及施工影響較大。因此，需要對目前正在回采的1308工作面進(jìn)行礦壓規(guī)律觀測，對巷道的下一步的合理支護(hù)及頂板運動規(guī)律研究提供理論依據(jù)。

1 概況

1308工作面所采煤層為3#煤，工作面北為東翼運輸巷、東翼回風(fēng)配風(fēng)巷、東翼回風(fēng)大巷、東翼軌道巷、東翼皮帶巷，西為3308工作面（已回采），東為1309工作面，南為礦界。工作面順槽斷面規(guī)格為4.2m×2.4m，采用錨網(wǎng)梁聯(lián)合支護(hù)，沿底板推進(jìn)。其巷道支護(hù)方式如圖1所示。

圖1 13085工作面順槽支護(hù)方式

在施工過程中遇地質(zhì)構(gòu)造、頂板裂隙等情況及時縮小錨桿排距至0.8～1.0m，錨索排距相應(yīng)縮小為2.4～3m或采用雙排錨索進(jìn)行支護(hù)，情況嚴(yán)重時另行制定措施；幫部起錨高度超過1m時，補打一根單體錨桿進(jìn)行支護(hù)。1308工作面與上層工作面成3°角度交，上層煤開采過程中留有煤柱，13082進(jìn)風(fēng)巷剛好處于上層工作面遺留煤柱的下方，受到上部遺留煤柱的影響，該范圍內(nèi)巷道底鼓變形，實體煤側(cè)表現(xiàn)比較突出。因此需要分析上層煤柱情況，提前進(jìn)行礦壓觀測，為制定護(hù)巷方案提供理論參考。

2 礦壓觀測

2.1 工作面礦壓觀測

通過觀測工作面進(jìn)入3#煤柱影響范圍前后工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的變化，分析研究上層遺留煤柱對工作面的影響范圍以及影響程度。將1308工作面分為機(jī)頭、中部、機(jī)尾三個監(jiān)測區(qū)域，共安裝了14個支架工作阻力監(jiān)測儀，安裝在液壓支架上。其中第一組機(jī)頭部分安裝在6#、13#、23#3個支架上，第二組中部安裝在 33#、43#、53#、63#、73#、83#、93#、103#8個支架上，第三組機(jī)尾部分安裝在114#、124#、131#3個支架上，如圖2所示。

圖2 1308工作面支架工作阻力監(jiān)測系統(tǒng)布置圖

現(xiàn)場阻力監(jiān)測儀采取自動計數(shù)、人工讀數(shù)相結(jié)合，每兩周下井對液壓支架測力計采集一次數(shù)據(jù)，分別對不同測區(qū)所測得的支架數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。分析第一組在工作面逐漸推至煤柱下方支架阻力的變化情況，并且也要注意機(jī)頭測區(qū)3臺支架阻力的橫向?qū)Ρ?，觀察距煤柱的垂直距離變化支架阻力的變化，研究分析在上層遺留煤柱的影響下不同測區(qū)的礦壓之間的差異，進(jìn)而確定煤柱對工作面的影響程度以及影響范圍。監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備需求如表1所示。

2.2 超前支護(hù)段礦壓觀測

主要采取工作面超前支護(hù)區(qū)單體柱壓力觀測的方法對其進(jìn)行分析，共購置10臺尤洛卡單體支柱測壓儀用于監(jiān)測。由于1308工作面北部整體與上覆遺留煤柱帶斜交，且距煤柱水平間距變化較大，為研究上部遺留煤柱對1308工作面超前支承壓力的影響，在煤柱下不同的區(qū)域布置監(jiān)測設(shè)備，通過對比遺留煤柱不同區(qū)域下超前支承壓力的變化規(guī)律，對遺留煤柱的影響程度及影響范圍進(jìn)行分析。在13082巷上部遺留煤柱下不同區(qū)域布置單體支柱測壓儀測站進(jìn)行觀測，通過對比正常區(qū)域、遺留煤柱交叉區(qū)域、遺留煤柱影響區(qū)三個范圍內(nèi)的超前支承壓力，研究分析上部遺留煤柱對1308工作面的礦壓影響規(guī)律，通過對13082巷相對應(yīng)區(qū)域的超前支承壓力監(jiān)測，從而分析遺留煤柱的影響程度。

表1 綜采支架在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備配置表

在13082巷安裝了4臺單體支柱測壓儀，距離煤壁分別為20m、21m、22m、23m的四臺相鄰的單體柱上，并將其編號 1#、2#、3#、4#。13081巷單體支柱測壓儀布置方式與13082巷保持一致，13081巷單體支柱測壓儀安裝至距離煤壁分別為17.8m、18.8m、19m、19.5m的四臺并排支柱上，編號為 5#、6#、7#、8#。見圖3。

圖3 單體支柱測壓儀監(jiān)測系統(tǒng)

正常區(qū)域內(nèi)13081巷和13082巷超前支承壓力監(jiān)測。在距開切眼300～400m范圍為上部3#遺留煤柱的未影響區(qū)域，對13081巷和13082巷超前支護(hù)區(qū)進(jìn)行壓力監(jiān)測。

在上部遺留煤柱與13082巷重合部分的中心位置布置設(shè)備監(jiān)測。在距開切眼1150～1250m范圍內(nèi)對13082巷和13081巷超前支承壓力進(jìn)行觀測，并將其結(jié)果進(jìn)行對比分析，研究煤柱的影響。

3 數(shù)據(jù)分析

對支架測力計所測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，得出距切眼不同距離支架的最大工作阻力和加權(quán)工作阻力如圖4所示。

圖4 支架最大工作阻力和加權(quán)工作阻力統(tǒng)計

由圖4可以看出，距離切眼80～130m、170～240m 時，中 部 的 73#、83#、93#和 尾 部 的124#、131#支架受力最大，說明該區(qū)域頂板破碎較為嚴(yán)重，應(yīng)力集中。分析是上層遺留煤柱構(gòu)成的破碎區(qū)域，因此應(yīng)加強(qiáng)該區(qū)域范圍的補強(qiáng)支護(hù)，提前避免壓架及漏頂?shù)软敯迨鹿省?/p>

超前支護(hù)單體柱載荷觀測范圍為軌道巷超前工作面50m，觀測所得數(shù)據(jù)結(jié)果如圖5。

圖5 2號單體柱載荷變化曲線圖

由上圖可知，對于超前支護(hù)段，單體支柱載荷隨著距工作面距離不斷減小呈上升趨勢。在距離正前煤壁20～50m處承壓變化不大，單體支柱壓力表示值為8～10MPa；在超前支護(hù)區(qū)內(nèi)，單體支柱工作阻力開始增加，并在前方9m處達(dá)到最大值。因此應(yīng)重點加強(qiáng)13092巷超前支護(hù)段9m前后的護(hù)巷措施。

4 結(jié)論

通過對1308工作面及端頭超前支護(hù)段全程跟蹤監(jiān)測礦壓，發(fā)現(xiàn)上層遺留煤柱對距離開切眼80～130m、170～240m處的工作面開采影響較大，分析是上層遺留煤柱構(gòu)成的破碎區(qū)域，應(yīng)加強(qiáng)該區(qū)域范圍的補強(qiáng)支護(hù)。超前支護(hù)段單體支柱載荷隨著距工作面距離不斷減小呈上升趨勢，并在工作面前方9m處達(dá)到峰值，因此應(yīng)重點加強(qiáng)超前支護(hù)段9m前后的護(hù)巷措施。建議通過注漿工藝使破碎煤體有效粘結(jié)，提高巷道圍巖的整體塑性，確保工作面安全回采。