西馮街煤業(yè)3408綜放工作面礦壓觀測(cè)分析

郝趙云

（山西陽(yáng)城陽(yáng)泰集團(tuán)西馮街煤業(yè)有限公司，山西 陽(yáng)城 048100）

綜放開(kāi)采是厚煤層開(kāi)采的主要方法，可以通過(guò)較低的成本投入實(shí)現(xiàn)較高的生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。綜放開(kāi)采中，頂煤在采動(dòng)應(yīng)力及支架卸載作用下逐漸破碎成塊度不一散體介質(zhì)，最終通過(guò)綜放支架放煤口放出。因此，掌握綜放開(kāi)采過(guò)程中礦壓顯現(xiàn)規(guī)律[3-5]，并據(jù)此指導(dǎo)綜放工作面生產(chǎn)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)頂煤的充分破碎具有重要意義。本文以西馮街煤業(yè)3408綜放工作面為工程背景，采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方法對(duì)該工作面的礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 工作面概況

3408 綜放工作面位于軌道大巷右翼1 736 m四盤(pán)區(qū)運(yùn)輸巷55 m處，東部為原潤(rùn)城下伏煤業(yè)舊巷，南部為礦界保安煤柱，西部為原四盤(pán)區(qū)采空區(qū)及舊巷，北部為軌道大巷、四盤(pán)區(qū)運(yùn)輸巷。3408 綜放工作面對(duì)應(yīng)地表處于礦區(qū)中南部區(qū)域，何莊風(fēng)井場(chǎng)地東北270～310 m。

3408 綜放工作面位于3#煤四盤(pán)區(qū)，工作面標(biāo)高為+485～+500 m，地面標(biāo)高為+550～+645 m。工作面長(zhǎng)160 m，推進(jìn)距離為908 m，平均煤厚為5.92 m，采高為2.7 m，放煤高度為3.22 m，采放比為1:1.19。煤層傾角3°～5°，煤層厚度較為穩(wěn)定，普氏硬度系數(shù)f=3～4。

2 支架工作阻力實(shí)測(cè)

為獲取3408 綜放面推進(jìn)期間的礦壓數(shù)據(jù)，在綜放面不同區(qū)域共布置6 個(gè)測(cè)站對(duì)支架工作阻力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。沿工作面傾向?qū)⒐ぷ髅嫒藶閯澐譃樯现邢氯齻€(gè)區(qū)域，其中工作面上部分別對(duì)18#、22#綜放支架進(jìn)行監(jiān)測(cè)；工作面中部分別對(duì)54#、58#綜放支架進(jìn)行監(jiān)測(cè)；工作面下部分別對(duì)80#、84#綜放支架進(jìn)行監(jiān)測(cè)。根據(jù)回采期間不同區(qū)域綜放支架工作阻力數(shù)據(jù)的變化，分別對(duì)相應(yīng)區(qū)域基本頂破斷及來(lái)壓情況進(jìn)行分析。

1）工作面上部

工作面推過(guò)約200 m位置處，對(duì)綜放面靠近回風(fēng)巷道側(cè)的22#支架的工作阻力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，見(jiàn)圖1。

圖1 22#綜放支架工作阻力曲線

對(duì)圖1分析可知，3408 工作面回采期間，回風(fēng)巷道側(cè)頂板平均周期來(lái)壓步距約為17.0 m，來(lái)壓持續(xù)距離略小于支架控頂距，約為5.5 m。周期來(lái)壓期間，綜放支架循環(huán)末工作阻力和時(shí)間加權(quán)工作阻力約為額定工作阻力的75.1%和69.4%，分別為3 670 kN和3 372 kN。支架動(dòng)載系數(shù)分別為1.19 和1.21，這表明工作面上部區(qū)域頂板來(lái)壓并不強(qiáng)烈。

2）工作面中部區(qū)域

3408 綜放面推進(jìn)至距開(kāi)切眼約200 m位置處時(shí)，對(duì)工作面中部區(qū)域58#支架的工作阻力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，見(jiàn)圖2。

圖2 58#綜放支架工作阻力曲線

對(duì)圖2分析可知，回采期間，3408 綜放面中部區(qū)域平均周期來(lái)壓步距約為22.5 m，來(lái)壓持續(xù)距離略大于支架控頂距，約為7.9 m。頂板周期來(lái)壓期間，支架循環(huán)末工作阻力和時(shí)間加權(quán)工作阻力平均值分別為3 815 kN和3 367 kN，約為綜放支架額定工作阻力的75.5%和69.8%，支架動(dòng)載系數(shù)分別為1.18 和1.23，這表明工作面中部區(qū)域支架所受動(dòng)載情況與上部區(qū)域接近，工作面中部區(qū)域來(lái)壓也不明顯。

3）工作面下部區(qū)域

3408 綜放面回采期間，對(duì)位于下部區(qū)域的84#支架工作阻力進(jìn)行監(jiān)測(cè)及分析，見(jiàn)圖3。

圖3 84#綜放支架工作阻力曲線

對(duì)圖3分析可知，工作面初采期間，3408 綜放面靠近運(yùn)輸巷道側(cè)頂板的平均周期來(lái)壓步距約為16.8 m，來(lái)壓持續(xù)距離略小于支架控頂距，基本與上部區(qū)域一致，約為5.7 m。頂板來(lái)壓期間，支架循環(huán)末工作阻力和時(shí)間加權(quán)工作阻力平均值為3 884 kN和3 525 kN，分別達(dá)到額定工作阻力的75.5%和69.8%，動(dòng)載系數(shù)分別為1.33 和1.38，與工作面上部及中部區(qū)域相比，下部區(qū)域動(dòng)載較大，但并不強(qiáng)烈。

綜上所述，3408 綜放面上、中、下區(qū)域基本頂平均周期來(lái)壓步距分別為17.0 m、22.5 m和16.8 m，對(duì)上、中、下區(qū)域來(lái)壓步距取平均值約為18.8 m。綜放工作面回采過(guò)程中，中部區(qū)域來(lái)壓持續(xù)時(shí)間較兩端頭稍長(zhǎng)，且略大于支架控頂距，約為7.9 m，工作面上、中、下區(qū)域支架來(lái)壓持續(xù)距離并不同步，上下兩端頭相對(duì)較小。支架受頂板沖擊而形成的動(dòng)載荷表現(xiàn)為兩端大、中部小。

3 超前支承壓力實(shí)測(cè)

為掌握3408 綜放面推進(jìn)期間煤壁前方超前支承壓力分布情況，在工作面運(yùn)輸及回風(fēng)巷道超前60 m范圍內(nèi)布置壓力計(jì)對(duì)單體液壓支柱工作阻力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以獲得回采期間工作面前方不同位置處的壓力數(shù)據(jù)，見(jiàn)圖4。

圖4 工作面兩巷支承壓力曲線

對(duì)圖4分析可知，在距離煤壁50～60 m位置處運(yùn)輸及回風(fēng)巷道超前支承壓力開(kāi)始逐漸增大；在距離煤壁約12～13 m位置處達(dá)到壓力峰值，分別為16.3 MPa和14.9 MPa。具體表現(xiàn)為：在運(yùn)輸巷道側(cè)，距離工作面13～24 m的范圍內(nèi)支承壓力增幅較大，約為4.2 MPa；在回風(fēng)巷道側(cè)，距離工作面12～26 m的范圍內(nèi)支承壓力增幅較大，約為3.1 MPa。

通過(guò)上述分析，3408 綜放工作面超前支承壓力影響范圍約為50～60 m，峰值點(diǎn)大約位于煤壁前方12～13 m處，壓力集中系數(shù)為2.1～2.2。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)3408 綜放工作面實(shí)際布置情況，在工作面、運(yùn)輸及回風(fēng)巷道對(duì)液壓支架、單體液壓支柱工作阻力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到基本頂平均周期來(lái)壓步距約為18.8 m，支架受頂板沖擊形成的動(dòng)載表現(xiàn)為兩端大、中部小。通過(guò)對(duì)工作面兩巷液壓支柱阻力進(jìn)行分析，確定工作面前方50～60 m為超前支承壓力影響范圍，煤壁前方約13 m位置為支承壓力峰值點(diǎn)，壓力集中系數(shù)為2.1～2.2。