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正珠煤业厚煤层综放工作面矿压规律研究

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第6期作者：朱志刚

[导读] 摘要：针对正珠煤业研究结果表明：工作面初次来压呈现出分段来压现象，工作面上部支架先来压，来压强度较小，压力依次从上部支架向下部支架方向转移，压力强度逐渐增大；工作面支架工作阻力主要分布在16.5~38.6Mpa之间；来压期间，下部支架动载明显，下部部分支架工作阻力接近额定值。

        山西汾西瑞泰井矿正珠煤业有限公司山西晋中 032600
        摘要：针对正珠煤业研究结果表明：工作面初次来压呈现出分段来压现象，工作面上部支架先来压，来压强度较小，压力依次从上部支架向下部支架方向转移，压力强度逐渐增大；工作面支架工作阻力主要分布在16.5~38.6Mpa之间；来压期间，下部支架动载明显，下部部分支架工作阻力接近额定值。
        关键词：厚煤层；综采放顶煤；矿压显现规律；工作阻力
        综放工作面长度的进一步增加，对提高单产，矿井煤炭采出率和回采工效有着积极意义，也是我国煤炭综放工作面生产技术的发展方向之一。本文以正珠煤业11502工作面为研究对象，针对其具体地质条件，通过现场数据收集整理、理论分析计算等方法，对厚煤层综放工作面矿压显现规律进行了研究。
        一、工作面概况
        正珠煤业11502工作面位于井田西南部一采区，东侧为11501工作面（已回采完毕），西侧为15#煤层实煤区，南侧为井田边界，北侧为一采区回风下山。工作面标高+912~+1011m。工作面长度160m，可采长度1400m，煤层平均厚度5.7m，采高2.4m，放煤高度3.3m，全部垮落法管理顶板。工作面老顶为粉砂岩，厚度8.47m，直接顶为砂质泥岩，厚度为4.14m，直接底为砂质泥岩，厚度为2.48m，老底为K1粉砂岩，厚度为8.04m。
        二、工作面矿压监测仪器及测点布置
        1、监测仪器
        11502工作面液压支架工作阻力观测采用KJ216煤矿顶板动态监测系统，支架工作阻力数值可以动态地显示于监测分站上，通过各分站将数据传输于监测系统主站，并通过监测主站将数据传输于地面，运用顶板在线监测系统专用电脑及数据监控软件就可以把支架阻力和顶板载荷动态直观显示出来，数据每5min记录一次，为研究周期来压步距和顶板活动规律提供了方便。
        2、工作面测点布置
        为了分析沿工作面方向各部位顶板来压规律、显现程度、支架的支护质量以及开采边界条件的影响，沿工作面方向平均布置10各测点。
        三、工作面来压特征
        1、顶板初次来压
        11502综放工作面为一采区第二个回采工作面，因工作面东侧为11501工作面采空区，受工作面回采及邻近采空区顶板压力传动影响，推进速度较缓慢，当工作面平均推进长度为20m时，工作面上部支架煤壁开始出现片帮现象，下隅角端头支护及采空区顶板压力明显增大，并随着回采工作面向前推进，压力逐渐向工作面下部支架（机尾段）转移，压力呈逐步增大趋势。顶板来压期间工作面顶板伴有频繁剧烈煤炮声及工作面后部采空区顶板冒落声，工作面支架护帮板处及护帮板之间有顶煤漏渣现象，采空区侧顶板随采随冒，基本顶初次来压期间工作面支架阻力实测值详见支架压力监测表：

        由表知，初次来压期间矿压显现较为明显，工作面机尾段支架工作阻力较机头段支架压力明显偏大，工作面支架阻力主要分布在16.5~38.6Mpa之间，最大工作阻力为38.6Mpa,是额定工作阻力的96.6%。
        2、顶板周期来压
        基本顶初次来压后，由于受工作面进行调斜、调试设备等影响，回采速度较慢，当工作面平均推进长度至45m处时，工作面煤壁呈现间断性片帮现象，采空区侧直接顶随采随冒，工作面自机头向机尾方向顶板压力依次递增，工作面周期来压步距在20—30m范围，平均周期来压步距约25m，周期来压持续时间较短，强度较初次来压较小。通过连续观测周期来压，确定周期来压步距与回采工作面推进速度有关，工作面推进速度越快，周期来压步距相应增大。
        现场实测得知，机尾段部分支架工作阻力接近额定工作阻力，在非来压期间，支架工作阻力均小于其额定工作阻力，总体上较为富余。
        支架工作阻力频率分布随着工作面推进，每个循环内支架阻力的大小因支架操作质量，控顶效果及顶板动态变化的影响而不同，而且在工作面整体来压基础上不同部位阻力大小也有差异。支架工作阻力分布详见下表：

监测数据统计表(单位MPa)：

        由上分析：工作面各支架工作阻力分布变化较大，基本规律为：从上部支架至下部支架工作阻力变化呈递增趋势，这也充分说明了周期来压期间下部支架比上部及中部支架压力现象更为明显，来压强度更大。
        结论
        1、11502工作面初次来压下部支架受本工作面采动影响及邻近采空区顶板压力传动影响，顶板来压明显，上部支架及中部支架较为缓和，周期来压步距为25m。
        2、11502工作面顶板初次来压各部位支架工作阻力主要分布在16.5~38.6Mpa之间，顶板周期来压各部位支架工作阻力主要分布在6.6~35.5Mpa之间，所选支架总体上较为富余，但是工作面来压强烈时，应加强防护工作。
        3、11502工作面初次来压期间，下部支架动载明显，支架工作阻力最大值达到额定值的96.6%，下部部分支架工作阻力接近额定值；在周期来压期间，同样是下部支架动载明显，支架最大工作阻力达到额定值的91%，下部支架均能接近支架的额定工作阻力，支架工作阻力可满足要求；在非来压期间，支架工作阻力均小于其额定工作阻力。
        参考文献
        [1]尹希文、朱拴成、安泽.浅埋深综放工作面矿压规律及支架工作面阻力确定[J].煤炭科学技术.2013（05）：60-64
        [2]万峰、张洪清、韩振国.液压支架初撑力与工作面矿压显现关系研究[J].煤炭科学技术.2011.39（6）:18-20