大采高綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究

呼志平

摘要：近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的大采高工作面出現(xiàn)，而且人們對(duì)大采高工作面礦壓規(guī)律的研究逐步深入。采高的逐漸增加，使工作面礦壓顯現(xiàn)出現(xiàn)質(zhì)的變化，礦壓顯現(xiàn)更強(qiáng)烈，不但對(duì)礦壓理論的研究提出挑戰(zhàn)，而且對(duì)工作面支護(hù)設(shè)備提出更高的要求。文章根據(jù)某煤礦工作面的開采實(shí)踐，對(duì)該地質(zhì)條件的礦壓規(guī)律進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：?大采高;?礦壓顯現(xiàn);?來壓步距;?礦壓規(guī)律

隨著我國采礦技術(shù)的發(fā)展，厚煤層綜采已經(jīng)成為了主要發(fā)展方向。大采高綜采是3.?5?～?6?m的煤層進(jìn)行一次采全高的采煤方式，與分層開采相比，大采高綜采具有生產(chǎn)效率高、巷道布置簡單、巷道易于維護(hù)、設(shè)備搬家次數(shù)少等優(yōu)點(diǎn)，能夠取得更好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

1綜采工作面系統(tǒng)的組成

綜合機(jī)械化采煤工作面完整的成套設(shè)備由以下幾個(gè)系統(tǒng)組成：

（1）工作面內(nèi)的采、支、運(yùn)系統(tǒng)——有采煤機(jī)械、液壓支架、刮板輸送機(jī)和端頭支護(hù)設(shè)備

（簡稱“三機(jī)”）;（2）運(yùn)輸平巷內(nèi)的運(yùn)煤系統(tǒng)——有轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、可伸縮膠帶輸送機(jī);（3）液壓系統(tǒng)——有乳化液泵、乳化液溶箱及其進(jìn)、回液主管路;（4）控制指揮系統(tǒng)——有控制臺(tái)、聲光信號(hào)、擴(kuò)音電話及其線路;（5）供水系統(tǒng)——有冷卻水、噴霧泵、水箱及其進(jìn)出、水管路;（6）供電系統(tǒng)——有高壓供電線路及其連接器和開關(guān)、移動(dòng)變電站、低（中）壓配電開關(guān)群及其分支供電線路。這六個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備是搞好綜合機(jī)械化采煤必不可少的裝備，必要時(shí)還應(yīng)配設(shè);（7）

照明系統(tǒng)——有工作面及平巷的照明燈具及其線路;（8）輔助設(shè)備——有液壓安全絞車、調(diào)

度絞車、電鉆、排（污）水泵等;（9）輔助運(yùn)輸設(shè)備——有卡軌車或單軌吊及其附屬設(shè)備。

2煤層地質(zhì)情況

1.1?煤層結(jié)構(gòu)特征

某煤礦煤厚最大值為9.03?m，最小值為4.77?m，平均厚度為6.91?m，一般含夾矸1～4?層，夾矸厚度在0.1～1.0?m?之間，屬復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層。在全井田范圍內(nèi)可采性指數(shù)為1，煤厚變異系數(shù)為13.30%，屬穩(wěn)定全區(qū)可采煤層。

1.2?煤層頂?shù)装鍘r性

基本頂：屬石灰?guī)r，厚12.7?m，灰色，致密，堅(jiān)硬，裂隙發(fā)育，充填物為方解石脈，含動(dòng)物化石，中間夾兩層黑色泥巖;直接頂：屬泥巖，厚0.85?m，黑色，致密，性脆;直接底：屬

泥巖，厚0.95?m，灰色，含植物化石;基本底：屬細(xì)砂巖，厚5.3?m，灰白色，堅(jiān)硬，具有水平層理。

3某煤礦工作面概況

3.1主要技術(shù)參數(shù)

工作面走向長1?023?m，傾斜長220?m，煤層厚度為6.35～6.60?m，平均厚度為6.51?m，開采存儲(chǔ)量為1.866?Mt。本工作面總體為一向斜構(gòu)造，局部發(fā)育有次一級(jí)的向、背斜構(gòu)造。煤

層傾角為1～13°，平均傾角為6°。工作面為15#煤一次采全高，采用走向長壁一次采全高綜采自動(dòng)化采煤法、全部跨落法管理頂板。工作面沿煤層頂、底板推進(jìn)，平均采高6.5?m，循環(huán)進(jìn)度為0.8?m。

3.2巷道布置和斷面特征

該工作面采用一進(jìn)兩回開切巷加走向高抽巷的方式布置。其中進(jìn)風(fēng)巷（5.4?m×3.6?m）、回風(fēng)巷（4.6?m×3.6?m）、切巷（9.5?m×4.5?m）沿15#煤上層布置，內(nèi)錯(cuò)尾巷沿距15#煤層頂板上方8～11?m?的泥巖布置，走向高抽巷沿K4?灰?guī)r下部的泥巖布置，距15#煤層頂板60～66?m。

4工作面礦壓觀測方案

4.1?支架內(nèi)部受力觀測

支架采用的是電液控制系統(tǒng)，改控制系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)與控制技術(shù)、檢測技術(shù)和液壓技術(shù)綜合一體化的新技術(shù)，此系統(tǒng)提高了支架控制操作的自動(dòng)化程度。通過匯集來自工作面支架控制

器采集的數(shù)據(jù)和參數(shù)，并隨時(shí)調(diào)用、顯示這些數(shù)據(jù)參數(shù)，可監(jiān)視支架的工況和動(dòng)作狀態(tài)，分析每天或每班支架前、后立柱的初撐力、工作阻力，還可計(jì)算平均值。

4.2?液壓支架立柱阻力觀測

工作面的測站布置要具有代表性，應(yīng)能反映出整個(gè)工作面的實(shí)際情況。根據(jù)礦壓觀測內(nèi)容來合理確定工作面測站的布置，可在采面內(nèi)每間隔一定距離設(shè)置一個(gè)測站，并以測站內(nèi)的支架

作為觀測線。

5工作面初次來壓的顯現(xiàn)特征

從支架壓力的在線監(jiān)測和井下實(shí)際觀測表明，工作面老頂來壓的強(qiáng)度增大、步距縮短、工作面來壓不同步現(xiàn)象明顯，工作面中部初次來壓步距比工作面兩端頭小，來壓強(qiáng)度比兩端頭大。

6工作面正?；夭善陂g的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

某煤礦工作面周期來壓步距平均為13.5?m，平均動(dòng)載系數(shù)為1.25.?動(dòng)載系數(shù)較小，且無沖擊載荷，說明基本頂?shù)氖Х€(wěn)對(duì)工作面影響程度較小。這是由于大采高工作面頂板變形位移大，部分原來的基本頂變?yōu)橹苯禹?，隨支架前移及時(shí)垮落，垮落頂板的墊層加厚，使動(dòng)載系數(shù)減小，且無沖擊性。

7工作面支架載荷頻率分布

隨著工作面的推進(jìn)，每個(gè)循環(huán)內(nèi)支架的工作阻力大小會(huì)因支架操作質(zhì)量、頂板動(dòng)態(tài)變化和控頂效果的影響而變化，并且在綜采面不同部位，其阻力大小也有差異，這反映了工作面頂板壓力大小、支護(hù)效能的發(fā)揮程度和支架的適應(yīng)性。

支架循環(huán)末工作阻力分析為：循環(huán)末工作阻力大多分布在28～37.5?MPa（即7?760～10?393?kN）之間，占總數(shù)的74.36%;<28?MPa?的占總數(shù)的14.83%，>37.5?MPa?的占總數(shù)的11.18%.?總體來說，支架支撐能力比較適中，特別在頂板來壓時(shí)，大多數(shù)支架的工作阻力都接近初撐力。

8礦壓分析總結(jié)

工作面支架初撐力基本上呈正態(tài)分布，初撐力基本在2?000～10?000?kN?之間，平均初撐力在7?516～8?542.5?kN?之間，占額定初撐力的57%～70%.?平均初撐力在6?000?kN?以上的比例占71.4%.支架初撐力在一定程度上決定著支架工作阻力的運(yùn)行狀況，滿足設(shè)計(jì)要求的初撐力可供支架較快地達(dá)到額定工作阻力，可改善支架與圍巖的關(guān)系。這一關(guān)系顯示了其以靜載荷為主的特征，巖體結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)對(duì)采場支架無明顯影響。工作面的推進(jìn)速度能很好地促進(jìn)頂板管理和工作面的回采率，?反之，則會(huì)給工作面的管理帶來一定的困難。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢鳴高，石平五.?礦山壓力與巖層控制[M].?徐州：?中國礦業(yè)大學(xué)出版社，?2003.

[2]宋朝陽.?寺河礦大采高采場礦壓規(guī)律研究[J].?礦山壓力與頂板管理，?2005，4

[3]弓培林.?大采高采場圍巖控制理論及應(yīng)用研究[M].?北京：煤炭工業(yè)出版社，?2006.

（作者單位：陜西煤業(yè)化工集團(tuán)孫家岔龍華礦業(yè)有限公司）