某礦綜采面礦壓觀測(cè)方案設(shè)計(jì)

李永剛

摘? 要：工作面事故統(tǒng)計(jì)表明，礦區(qū)工作面的事故主要由端面頂板冒頂、煤體片幫事故和機(jī)械故障事故等組成，工作面初次來(lái)壓和周期來(lái)壓期間發(fā)生頻率較高。結(jié)合礦區(qū)實(shí)際地質(zhì)條件和發(fā)生事故的特點(diǎn)，了解和掌握本礦工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，最終評(píng)價(jià)支架-圍巖的適應(yīng)關(guān)系，確定支架-圍巖控制參數(shù)，從而在前期保證工作面安全生產(chǎn)，保證人員和設(shè)備的安全。

關(guān)鍵詞：初次來(lái)壓;周期來(lái)壓;礦壓規(guī)律;礦壓觀測(cè)

中圖分類號(hào)：TD355? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）15-0088-02

Abstract： The accident statistics of the working face show that the accidents of the working face in the mining area are mainly composed of the roof falling of the end face， the coal body spalling accident and the mechanical failure accident. The frequency of the first pressure coming from the working face and the periodic pressure coming from the working face is relatively high. According to the actual geological conditions of the mining area and the characteristics of accidents， this paper tries to interpret the law of mine pressure appearance in the working face of the mine， evaluate the adaptive relationship between the support and the surrounding rock， and determine the control parameters of the support and the surrounding rock， so as to ensure the safe production of the working face and the safety of personnel and equipment in the early stage.

Keywords： initial pressure; periodic pressure; ore pressure law; ore pressure observation

1 工作面概況

某礦區(qū)全井田的地質(zhì)儲(chǔ)量為14.37億噸，工業(yè)儲(chǔ)量為10.36億噸，可采煤層儲(chǔ)量7.50億噸，主采煤層為3#和15#煤層。地勢(shì)西高東低，南高北低，最高標(biāo)高1267m，最低點(diǎn)標(biāo)高為1050m，平均1100m，井田內(nèi)大面積被新生界紅、黃土覆蓋，基本構(gòu)造形態(tài)為一單斜，近東西走向，向南傾斜，傾角為4°～21°，構(gòu)造屬于簡(jiǎn)單類略偏中等。

310201綜采面為該煤炭有限責(zé)任公司西翼首采工作面，該工作面開采山西組中部3#煤層。工作面沿3#煤回采， 3#煤層穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬中灰、低硫的優(yōu)質(zhì)貧瘦煤，煤層以亮煤為主，內(nèi)生裂隙發(fā)育，煤層含1～2層泥質(zhì)夾矸，厚度一般為0.02～0.1米，煤層中局部有沖蝕變薄現(xiàn)象。煤層平均厚度2.53米;局部有偽頂，為高嶺土泥巖，厚度0.2米;直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度從2.50～9.12米不等，局部有灰色細(xì)砂巖和2#煤線;老頂為灰色中砂巖，平均厚度8.0米;底板為灰黑色砂質(zhì)泥巖，平均厚度9.37米。煤層瓦斯含量隨著其上覆基巖的厚度增加而增加，煤層瓦斯含量均大于10m3/t，相對(duì)瓦斯涌出量為15～25m3/t，屬高瓦斯工作面。煤塵無(wú)爆炸傾向。

2 礦壓觀測(cè)的目的和意義

西翼首采面-310201工作面上覆巖層厚度超過(guò)550米，3#煤層頂板組成復(fù)雜，工作面長(zhǎng)度大，采面生產(chǎn)能力大。然而西翼綜采面礦山壓力及其顯現(xiàn)規(guī)律還尚趨于空白狀態(tài)，此外，礦井東翼的東二副巷在掘進(jìn)期間和310101綜采面回采期間的東二正巷和中間巷巷道曾發(fā)生大面積冒頂和頂板下沉量大的事故。因此，在綜合現(xiàn)有理論、實(shí)踐成果和該煤炭有限責(zé)任公司的經(jīng)驗(yàn)對(duì)310201綜采工作面進(jìn)行礦壓觀測(cè)。

結(jié)合礦區(qū)實(shí)際地質(zhì)條件和發(fā)生事故的特點(diǎn)，了解和掌握本礦工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，最終評(píng)價(jià)支架-圍巖的適應(yīng)關(guān)系，確定支架-圍巖控制參數(shù)，從而在前期保證工作面安全生產(chǎn)，保證人員和設(shè)備的安全[1-3]。

3 礦壓觀測(cè)的儀器和內(nèi)容

3.1 礦壓觀測(cè)儀器

據(jù)礦壓觀測(cè)的要求，需要的儀器如下：支架液壓自動(dòng)記錄儀表16臺(tái)， YHY-60型支架測(cè)力儀1臺(tái)。坡度規(guī)1個(gè)，5m鋼卷尺2個(gè)，鋼板尺80cm、50cm各1個(gè)，配備礦壓信息處理和分析軟件的微機(jī)1臺(tái)。

3.2 礦壓觀測(cè)內(nèi)容

（1）綜采液壓支架的液壓信息

在工作面推進(jìn)過(guò)程中，利用YHY-60型支架測(cè)力儀測(cè)定支架的液壓信息，通過(guò)采集液壓信息并進(jìn)行分析，結(jié)合工作面頂板冒落情況和煤壁片幫情況，確定工作面圍巖顯現(xiàn)規(guī)律。

（2）煤體片幫和直接頂冒落

沿整個(gè)工作面統(tǒng)計(jì)觀測(cè)煤體片幫和直接頂冒落情況。具體內(nèi)容包括煤體片幫深度和沿工作面傾向范圍，直接頂冒寬、冒高和范圍。此項(xiàng)工作每隔1～2天檢修班觀測(cè)一次。

（3）支架工況采集

收集支架梁端距，頂梁走向角，頂梁臺(tái)階高度，立柱傾角傾向，推拉桿與運(yùn)輸機(jī)夾角等內(nèi)容。該項(xiàng)工作周期性進(jìn)行，一周3～5次。

（4）直接頂節(jié)理分布和頂板分級(jí)分類

通過(guò)工作面測(cè)量和觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，結(jié)合礦區(qū)實(shí)際地質(zhì)條件，獲得工作面頂板初次垮落步距、老頂初次來(lái)壓步距和頂板周期來(lái)壓步距。結(jié)合頂板分級(jí)分類方法，對(duì)采場(chǎng)老頂進(jìn)行分級(jí)，直接頂進(jìn)行分類[4]。礦壓觀測(cè)內(nèi)容、目的及手段見表1。

4 礦壓觀測(cè)方案

在310201工作面布置了8個(gè)測(cè)站，如圖1所示。測(cè)站位置分別為工作面5#、6#、40#、80#、81#、120#、155#和156#液壓支架處。

4.1 支架液壓信息觀測(cè)方案

在各個(gè)測(cè)站的液壓支架中，5#、6#架用來(lái)觀測(cè)工作面上部礦壓規(guī)律和上端頭礦壓顯現(xiàn)，80#、81#架用來(lái)觀測(cè)工作面中部礦壓規(guī)律，155#和156#架用來(lái)觀測(cè)工作面下部礦壓規(guī)律和下端頭礦壓顯現(xiàn)，40#和120#架則用來(lái)觀測(cè)上中部和下中部礦壓規(guī)律。

每臺(tái)支架安設(shè)兩臺(tái)YHY-60型支架測(cè)力儀，一臺(tái)用來(lái)測(cè)支架的兩立柱液壓信息，主要測(cè)量支架兩立柱下腔的液壓信息;另外一臺(tái)用來(lái)測(cè)量支架平衡千斤頂?shù)纳稀⑾虑灰簤盒畔?。工作面總共安設(shè)了16臺(tái)支架測(cè)力儀，測(cè)力儀每5分鐘記錄一次壓力。采用YHY-60型紅外線數(shù)據(jù)采集儀采集礦壓數(shù)據(jù)，每?jī)商煜戮杉淮螖?shù)據(jù)。

4.2 常規(guī)礦壓觀測(cè)方案

（1）煤體片幫和直接頂冒落觀測(cè)

沿整個(gè)工作面觀測(cè)統(tǒng)計(jì)直接頂冒落和煤體片幫情況。具體內(nèi)容包括煤體片幫深度和沿工作面破壞范圍，直接頂冒寬、冒高和范圍。

（2）支架工況觀測(cè)

收集支架梁端距，頂梁走向角，頂梁臺(tái)階高度，立柱傾角傾向，推拉桿與運(yùn)輸機(jī)夾角等內(nèi)容。

5 結(jié)束語(yǔ)

良好的設(shè)計(jì)方案是后續(xù)觀測(cè)的重要基礎(chǔ)，通過(guò)合理的布置測(cè)點(diǎn)位置，科學(xué)的分析測(cè)量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)工作面及礦區(qū)礦壓規(guī)律，對(duì)于礦山安全生產(chǎn)有著重要的意義和深遠(yuǎn)的影響。做好礦壓觀測(cè)工作，才能為礦井安全生產(chǎn)提供重要支撐和保障。

參考文獻(xiàn)：

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