厚煤層特大采高工作面支承壓力分布規(guī)律研究

劉丹 李鵬

【摘 要】 針對(duì)厚煤層特大采高工作面支承壓力分布規(guī)律問題，本文以李家村煤礦特大采高12302工作面回采為背景，采用現(xiàn)場(chǎng)圍巖觀測(cè)及鉆孔窺視的方法，對(duì)回采期間工作面超前支承壓力分布規(guī)律進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明：12302工作面超前支承壓力影響范圍為45m左右，在超前工作面20m附近達(dá)到峰值，兩順槽頂?shù)装?、兩幫移近量最大?00-400mm，遠(yuǎn)大于一般采高的工作面。順槽深入頂板1.19～10.58m范圍內(nèi)頂板較為破碎，大于10.58m范圍內(nèi)頂板相對(duì)完好，回采過程中需加強(qiáng)超前支承壓力影響區(qū)域的頂板管理。

【關(guān)鍵詞】 特大采高;支承壓力;鉆孔窺視;圍巖觀測(cè)

【中圖分類號(hào)】 TD353 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 2096-4102（2021）05-0006-03

隨著工作面采高和開采強(qiáng)度的加大，工作面礦壓顯現(xiàn)變得更加強(qiáng)烈和復(fù)雜，眾多學(xué)者針對(duì)綜采工作面大采高條件下的礦山壓力及其顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行了研究，但是對(duì)特大采高條件下礦壓的變化規(guī)律研究并不成熟，仍需進(jìn)一步研究。本文涉及的李家村礦12302工作面采高6m，屬于特大采高，因此通過該礦對(duì)特大采高工作面支承壓力分布規(guī)律進(jìn)行研究是相當(dāng)必要的，能更好地指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)。

1工程概況

李家村礦主要開采12#、22#煤層，其中12#煤層穩(wěn)定可采，厚度5.2～6.5m，平均6m;傾角3～8°，平均6°。煤層頂板主要由炭質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖及砂巖組成，局部含煤線，巖層層理發(fā)育破碎，強(qiáng)度較低;底板以砂質(zhì)泥巖為主，層理發(fā)育破碎，強(qiáng)度較低。12302工作面位于該礦12#煤三盤區(qū)，工作面傾向長(zhǎng)度286.2m，走向長(zhǎng)度1865m，設(shè)計(jì)采高6.0m，采用一次采全高回采工藝，屬于特大采高工作面。工作面布置167臺(tái)ZY 16800/32/70液壓支架，超前支護(hù)采用直徑100mm單體液壓支柱。

2工作面順槽超前礦壓實(shí)測(cè)

2.1 礦壓監(jiān)測(cè)方案

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)12302工作面兩順槽圍巖移近量進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)采用電子紅外測(cè)距儀對(duì)兩順槽超前120m頂?shù)装寮皟蓭鸵平窟M(jìn)行觀測(cè)。兩順槽各布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間隔20m進(jìn)行設(shè)置，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方案如圖1所示。要求每班對(duì)各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)工作面推過測(cè)點(diǎn)后，重新布置下一組測(cè)點(diǎn)，如此循環(huán)監(jiān)測(cè)。

2.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

圖2為距工作面不同距離時(shí)，兩順槽頂?shù)装逡平康淖兓厔?shì)。

如圖2所示，隨著工作面逐漸臨近，兩順槽頂?shù)装逡平靠傮w趨勢(shì)表現(xiàn)出了先增大后減小的趨勢(shì)?；仫L(fēng)順槽3個(gè)測(cè)點(diǎn)在超前工作面煤壁45m附近開始受到回采影響，在20m附近頂?shù)装逡平窟_(dá)到最大之后逐漸減小，1#測(cè)點(diǎn)頂?shù)装逡平孔畲笾禐?35mm，2#測(cè)點(diǎn)頂?shù)装逡平孔畲笾禐?86mm，3#測(cè)點(diǎn)頂?shù)装逡平孔畲笾禐?62mm;主運(yùn)順槽3個(gè)測(cè)點(diǎn)在超前工作面煤壁43m附近開始受到回采影響，在20m附近頂?shù)装逡平窟_(dá)到最大之后逐漸減小，1#測(cè)點(diǎn)頂?shù)装逡平孔畲笾禐?05mm，2#測(cè)點(diǎn)頂?shù)装逡平孔畲笾禐?58mm，3#測(cè)點(diǎn)頂?shù)装逡平孔畲笾禐?22mm。

圖3為距工作面不同距離時(shí)，兩順槽兩幫移近量的變化趨勢(shì)。

如圖3所示，隨著工作面逐漸臨近，兩順槽兩幫移近量總體趨勢(shì)表現(xiàn)出了先增大后減小的趨勢(shì)?；仫L(fēng)順槽3個(gè)測(cè)點(diǎn)在超前工作面煤壁40m附近開始受到回采影響，在20m附近兩幫移近量達(dá)到最大之后逐漸減小，1#測(cè)點(diǎn)兩幫移近量最大值為122mm，2#測(cè)點(diǎn)兩幫移近量最大值為326mm，3#測(cè)點(diǎn)兩幫移近量最大值為362mm;主運(yùn)順槽3個(gè)測(cè)點(diǎn)在超前工作面煤壁43m附近開始受到回采影響，在20m附近兩幫移近量達(dá)到最大之后逐漸減小，1#測(cè)點(diǎn)兩幫移近量最大值為102mm，2#測(cè)點(diǎn)兩幫移近量最大值為142mm，3#測(cè)點(diǎn)兩幫移近量最大值為383mm。

通過對(duì)工作面回采過程中兩順槽圍巖移近量觀測(cè)，12302工作面超前支承壓力影響范圍為45m左右，在超前工作面20m附近達(dá)到峰值，影響范圍遠(yuǎn)大于一般采高工作面;兩順槽頂?shù)装?、兩幫移近量最大?00-400mm，也遠(yuǎn)大于一般采高的工作面。

3 順槽圍巖破壞狀態(tài)

為研究工作面超前范圍內(nèi)巷道變形破壞特征，選取兩順槽超前工作面20m處各設(shè)置一個(gè)觀測(cè)站，采用鉆孔窺視儀探測(cè)工作面頂板破壞狀態(tài)。每個(gè)測(cè)站內(nèi)各布置3個(gè)鉆孔，分別位于巷道兩頂角及頂板中央，兩頂角位置分別向兩幫傾斜45°，孔徑為φ30mm，孔深15m，巷道中央位置垂直于頂板，孔徑為φ30mm，孔深15m。測(cè)站及鉆孔布置如圖4所示。

在主運(yùn)順槽頂板中央存在一條縱向連續(xù)裂隙，長(zhǎng)度深入頂板1.19～7.1m，深入頂板1.19～10.58m范圍內(nèi)頂板較為破碎，大于10.58m范圍內(nèi)頂板相對(duì)完好。

結(jié)合其他5個(gè)鉆孔窺視結(jié)果分析，超前12302工作面20m頂板受到工作面采動(dòng)影響，不同程度地存在裂隙發(fā)育，尤其靠近工作面?zhèn)鹊捻敯遢^為破碎，巷道中央及靠近煤柱側(cè)的頂板破碎主要集中在巷道留設(shè)的頂煤位置。因此在工作面回采過程中，要加強(qiáng)兩順槽頂板支護(hù)，特別要注意頂板留設(shè)頂煤破碎掉落傷人，要加強(qiáng)工作面超前支承壓力影響區(qū)域的補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)措施。

4 結(jié)論

12302工作面超前支承壓力影響范圍為45m左右，在超前工作面20m附近達(dá)到峰值，兩順槽頂?shù)装?、兩幫移近量最大?00-400mm，遠(yuǎn)大于一般采高的工作面。

主運(yùn)順槽頂板中央存在一條縱向連續(xù)裂隙，長(zhǎng)度深入頂板1.19～7.1m，深入頂板1.19～10.58m范圍內(nèi)頂板較為破碎，大于10.58m范圍內(nèi)頂板相對(duì)完好。

12302工作面超前20m頂板裂隙發(fā)育，尤其靠近工作面?zhèn)鹊捻敯遢^為破碎，回采過程中需加強(qiáng)超前支承壓力影響區(qū)域的頂板管理。

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