14142綜采工作面礦壓觀測(cè)及顯現(xiàn)特性研究

田文龍

摘要：為研究 14142 綜采工作面頂板活動(dòng)規(guī)律以及其礦壓顯現(xiàn)特性，更好的評(píng)價(jià)頂板支架對(duì)頂板運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)性，因此需要對(duì)該面回采過(guò)程進(jìn)行持續(xù)的礦壓觀測(cè)。研究結(jié)果表明：當(dāng)工作面推進(jìn)進(jìn)度達(dá)到0～200m時(shí)，工作面周期來(lái)壓和非來(lái)壓期間液壓支架工作阻力區(qū)分度較為明顯，工作面來(lái)壓顯現(xiàn)較為明顯;當(dāng)工作面推進(jìn)進(jìn)度達(dá)到200～488m時(shí)，工作面周期來(lái)壓顯現(xiàn)比較強(qiáng)烈，支架工作阻力普遍較高，高于其它時(shí)期的周期壓力工作阻力值。本次礦壓觀測(cè)分析，將對(duì)工作面回采期間的礦壓顯現(xiàn)進(jìn)行分析，從中得到反映頂板活動(dòng)規(guī)律的相關(guān)技術(shù)參數(shù)。

關(guān)鍵詞：礦壓觀測(cè);步距;周期來(lái)壓;礦壓顯現(xiàn);阻力

Abstract： In order to find out the activity rule and the characteristics of the mining pressure of the 14142 fully mechanized mining face and evaluate the adaptability of the support to the roof movement of the working face， it is necessary to carry out continuous mine pressure observation on this face.The results show that： when the working face is advancing 0～200m， the working resistance of hydraulic support is distinguished obviously during periodic weighting and non weighting， and the weighting behavior of working face is obvious; When the working face advances 200～488m， the periodic weighting behavior of the working face is relatively strong， and the working resistance of the hydraulic support is generally higher than that of the periodic pressure cycle in other periods. This observation analysis will analyze the ore pressure information during the stopping of the working face， so as to obtain the relevant technical parameters reflecting the roof activity rule and the analysis of the adaptability of the support.

0? 引言

近年來(lái)，我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量依然豐富，隨著煤炭資源的不斷產(chǎn)出，煤炭開(kāi)采慢慢向深部厚煤層轉(zhuǎn)移，煤炭開(kāi)采正處于近距離煤層群聯(lián)合開(kāi)采階段或向近距離煤層群聯(lián)合開(kāi)采過(guò)渡階段。較單煤層開(kāi)采相比，開(kāi)采深度越大，煤層越厚，礦壓顯現(xiàn)越明顯[1～3]。此外，上位煤層開(kāi)采不斷改變下位煤層頂板賦存狀態(tài)，其連續(xù)性、整體性和穩(wěn)定性也會(huì)發(fā)生變化，一些深部特厚煤層開(kāi)采工作面頻繁出現(xiàn)支架立柱大幅下縮等強(qiáng)礦壓現(xiàn)象[4～6]。

目前，隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展與先進(jìn)礦山設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用，在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，綜采工作面機(jī)械化利用程度越來(lái)越高，與之相對(duì)應(yīng)觀測(cè)到的礦壓顯現(xiàn)數(shù)據(jù)也越來(lái)越龐大[7～9]。面對(duì)如此龐大的礦壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量，只通過(guò)傳統(tǒng)的人工分析和半人工分析已經(jīng)不能夠高效率的解決，必須采用大數(shù)據(jù)手段對(duì)其分析處理。許多專家、學(xué)者對(duì)采場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及液壓支架適應(yīng)性做了大量研究，一部分專家和學(xué)者從礦壓規(guī)律方面著手，通過(guò)理論計(jì)算、數(shù)值模擬等方式對(duì)工作面長(zhǎng)度、埋深等條件下的采場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)特征進(jìn)行了對(duì)比研究，另一部分專家和學(xué)者基于特定地質(zhì)條件下采場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)特征，對(duì)綜采面液壓支架適應(yīng)性做了大量研究，也取得了很多有價(jià)值的成果[10～11]。本文基于九里山煤礦14142工作面為工程背景，通過(guò)采用礦壓理論計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等手段對(duì)液壓支架的工作阻力、工作周期來(lái)壓進(jìn)行了分析研究。

1? 工程概況

14142采煤工作面位于14采區(qū)西翼下部，其北鄰14122工作面（已回采結(jié)束），南鄰亮馬村斷層防隔水煤柱，東接14軌道上山和采區(qū)沉淀池保護(hù)煤柱，西至井田邊界防隔水煤柱，底板有14141運(yùn)輸?shù)壮橄铩Ｔ摶夭晒ぷ髅娴孛鏄?biāo)高+90.47～+93.56m，回采標(biāo)高在-178.6～-238.1m之間，可采走向長(zhǎng)度756m，傾斜長(zhǎng)度為150m，面積113400m2。煤層頂?shù)装迩闆r如表1所示。

2? 工作面礦壓檢測(cè)方案及設(shè)備

14142 綜采工作面礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由礦用本安型頂板壓力無(wú)線監(jiān)測(cè)分站、礦用本安型數(shù)據(jù)傳輸無(wú)線分站、礦用本安型監(jiān)測(cè)主站、礦用本安型網(wǎng)關(guān)和電源箱構(gòu)成。系統(tǒng)最后進(jìn)入工業(yè)環(huán)網(wǎng)，上傳至地面，由相關(guān)技術(shù)管理人員利用專業(yè)軟件進(jìn)行分析報(bào)告。

2.1 觀測(cè)方法? 工作面支架初撐力及工作阻力：工作面支架每間隔不超過(guò)5架必須在前后立柱各安裝BZY型礦用雙針耐震專用壓力表，由支架維修工做好維護(hù)管理，由驗(yàn)收員負(fù)責(zé)觀測(cè)每班觀測(cè)支架初撐力，每天觀測(cè)一次支架工作阻力，并認(rèn)真填寫(xiě)觀測(cè)記錄。

端頭及超前支護(hù)單體柱初撐力：每班由驗(yàn)收員對(duì)上下端頭、超前支護(hù)范圍內(nèi)單體液壓支柱隨機(jī)抽查5根，使用Z-WC型單體支柱阻力檢測(cè)儀檢測(cè)初撐力，并做好記錄，支柱初撐力小于11.5MPa時(shí)必須二次注液。輕型液壓抬棚支柱每架安裝BZY型礦用雙針耐震專用壓力表1個(gè)，由驗(yàn)收員負(fù)責(zé)每班觀測(cè)支架初撐力，每天觀測(cè)一次支架工作阻力，并認(rèn)真填寫(xiě)觀測(cè)記錄。

2.2 觀測(cè)要求? 為了分析工作面頂板運(yùn)動(dòng)參數(shù)，必須捕捉到采場(chǎng)頂板的初次來(lái)壓和多次周期來(lái)壓，掌握頂板來(lái)壓的宏觀規(guī)律，同時(shí)為支架適應(yīng)性評(píng)價(jià)、合理工作阻力確定等提供理論分析的實(shí)測(cè)基礎(chǔ)資料。為了對(duì)支架的初撐力，末阻力進(jìn)行觀測(cè)，確定數(shù)據(jù)采樣周期為1次/（5min）。分析整理數(shù)據(jù)，得出當(dāng)天工作面推進(jìn)各循環(huán)的初撐力、平均工作阻力、末阻力。

3? 礦壓檢測(cè)內(nèi)容及數(shù)據(jù)分析

14142工作面礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)較為龐大，為充分利用將近九個(gè)月時(shí)間內(nèi)的礦壓數(shù)據(jù)量，通過(guò)結(jié)合工作面開(kāi)采期間的頂板移動(dòng)情況，從而篩選出14142工作面推進(jìn)度從0～488m的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)液壓支架編號(hào)為5、15、20、25、30、40、45、55、65、70、80、90號(hào)，以工作面推進(jìn)進(jìn)度為橫軸，縱軸為循環(huán)末阻力壓力值，繪成液壓支架循環(huán)末阻力壓力值隨工作面推進(jìn)進(jìn)度變化的曲線圖。

統(tǒng)計(jì)分析可知，14142工作面上部區(qū)域最小周期來(lái)壓步距4.17m，最大37.20m，平均16.50m;工作面中部區(qū)域最小周期來(lái)壓步距3.9m，最大39.6m，平均16.93m;工作面下部區(qū)域最小周期來(lái)壓步距5.6m，最大35.09m，平均16.95m。工作面上部區(qū)域頂板周期來(lái)壓步距要低于工作面中部和下部，整個(gè)工作面基本頂周期來(lái)壓步距在3.90～39.60m，平均16.56m。分析結(jié)果見(jiàn)表3。

工作面推進(jìn)工作面推進(jìn)0～200m時(shí)，工作面周期來(lái)壓和非來(lái)壓期間液壓支架工作阻力區(qū)分度較為明顯，工作面來(lái)壓顯現(xiàn)較為明顯;工作面推進(jìn)200～480m時(shí)，工作面周期來(lái)壓顯現(xiàn)較為強(qiáng)烈，液壓支架工作阻力普遍較高，高于其他期間的周期壓力循環(huán)工作阻力值。

4? 結(jié)論

①九里山煤礦14142工作面上部區(qū)域最小周期來(lái)壓步距4.17m，最大37.20m，平均16.50m;工作面中部區(qū)域最小周期來(lái)壓步距3.9m，最大39.6m，平均16.93m;工作面下部區(qū)域最小周期來(lái)壓步距5.6m，最大35.09m，平均16.95m。工作面上部頂板周期來(lái)壓步距要低于工作面中部和下部，整個(gè)工作面基本頂周期來(lái)壓步距在3.90～39.60m，平均16.56m。②工作面推進(jìn)工作面推進(jìn)0～200m時(shí)，工作面周期來(lái)壓和非來(lái)壓期間液壓支架工作阻力區(qū)分度較為明顯，工作面來(lái)壓顯現(xiàn)較為明顯;工作面推進(jìn)200～488m時(shí)，工作面周期來(lái)壓顯現(xiàn)較為強(qiáng)烈，液壓支架工作阻力普遍較高，高于其他期間的周期壓力循環(huán)工作阻力值。③經(jīng)過(guò)本次礦壓觀測(cè)分析，得到了反映頂板活動(dòng)規(guī)律和支架適應(yīng)性分析的相關(guān)技術(shù)參數(shù)。

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