沙沟岔煤矿520107综采工作面矿压显现规律--中国期刊网

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沙沟岔煤矿520107综采工作面矿压显现规律

发表时间：2020/8/11 来源：《基层建设》2020年第10期作者：姚治辉

[导读] 摘要：为研究沙沟岔煤矿综采工作面矿压现象规律，以520107综采工作面为研究对象，通过对煤层的地质条件与顶板的情况的分析，进而对工作面顶板、液压支架进行实时监测分析，获得了初次来压步距、周期来压步距、工作阻力等参数，总结出了该工作面的矿压显现规律。

        淮北矿业（集团）西北分公司安徽省淮北市 235000
        摘要：为研究沙沟岔煤矿综采工作面矿压现象规律，以520107综采工作面为研究对象，通过对煤层的地质条件与顶板的情况的分析，进而对工作面顶板、液压支架进行实时监测分析，获得了初次来压步距、周期来压步距、工作阻力等参数，总结出了该工作面的矿压显现规律。
        关键词：综采工作面；矿压显现规律；液压支架
        引言
        沙沟岔煤矿为整合矿井，矿井于2013年1月23日开工建设，2017年3月28日进入联合试运转，2018年4月3日，正式转为生产矿井。矿井主采5-2和4-3煤层，煤岩层倾角近水平，其中4-3煤层已形成大面积采空区，开采方式为房柱式，现开采煤层为5-2煤层。综采工作面顶板管理采用全部垮落法，矿压观测采用KJ440煤矿顶板压力检测系统在线监测。矿压观测是保证矿井安全生产的一项重要工作，通过该项工作能够及时掌握矿山压力显现情况，总结出矿压显现规律并用于科学的指导工作面顶板管理和安全工作，同时为类似条件下综采工作面安全生产和顶板管理积累宝贵的矿压资料。
        1.520107综采工作面概况
        520107工作面位于一水平5201采区，主采煤层5-2煤，工作面标高在+1065.2～+1085.4之间，东起5201采区大巷保护煤柱，向西延伸至华顺镁厂保护煤柱线，北邻520108工作面，南临520106工作面。工作面采取全部垮落法管理顶板。工作面可采走向长1500m、工作面宽240m，工作面可采面积约360000m2。工作面初采时间为2018年11月份。该工作面煤层平均倾角1～4°。5-2煤层赋存稳定，结构较简单，煤质变化小，煤类单一，为半暗型，少量为半亮型，局部可见暗淡型煤，内生裂隙发育，可见到黄铁矿晶体和菱铁质鲕粒，厚度2.51～2.95m，平均2.73m。煤层的中偏下部夹一层稳定的厚度约0.1m的泥岩夹矸。
        该工作面地质构造简单，无大的断裂及褶皱发育，回采过程中，工作面内有可能揭露小型地质构造构造，无岩浆活动痕迹。
        根据钻孔资料和实际揭露，本工作面直接顶板以粉砂岩为主，水平层理发育，平均厚度约4.5m，老顶为平均厚度3.5m的细砂岩，灰色，薄层状，夹浅灰色细粒砂岩，交错层理。顶板岩体完整，基本属不稳定型～较稳定型。煤层底板以粉砂岩为主，泥岩次之，岩体较完整，属于较稳定型。根据5-2煤层顶板各种岩性的岩石力学性质参数（详见表1）分析，推断出煤层顶板岩石比较致密，耐压能力强，不易破碎。
        表1 5-2煤层顶板岩石力学性质参数表

        2.工作面矿压观测
        520107综采工作面矿压观测采用KJ440煤矿顶板压力检测系统在线监测。每5架液压支架安装一个压力传感器，主要观测液压支架的初撑力、工作阻力及端头支护阻力。该工作面支架型号ZY9000/17/35，共141架，主运顺槽、回风顺槽超前管理段采用锚网管理顶板的方式
        3.工作面强制放顶
        由于煤层顶板岩石比较致密，耐压能力强，不易破碎，需提前进行强制放顶。强放炮眼布置在切眼，采用平行布孔，呈“一”字形布置，炮眼与顶板夹角取33°，便于炮眼施工及崩落岩石；炮眼中心距距切眼中心线1m（靠老塘侧），有利于人员后期进入老塘装药的安全。
        520107综采工作面共布置炮眼43个。炮眼间距为4～7m，中部眼距小，为4m，两端眼距为7m。由主运顺槽至回风顺槽按1-43号布置炮眼，炮眼口径70mm，炮眼深度为16m、23m、30m三种。其中16#、19#、22#、25#炮眼深度为30m，17#、20#、23#、26#炮眼深度为23m，其余炮眼深度为16m。
        工作面向前推进3-4m后，进行装药。炸药采用煤矿许用水胶炸药，药卷规格为φ65×400mm，装入φ68的PVC管中，制作成药包。每根PVC管标准长度3m，根据炮眼装药设计（装药系数为0.6），可以截短PVC管长度，使药包符合设计要求，药包制作同时安装导爆索。封孔炮泥（炮泥采用黄泥制作）长度为孔深的0.4倍，除去手工填泥1.2m外，剩余长度采用PVC管装泥，装够适当长度。孔深30m的炮眼，药包长度18m，封泥长度12m；孔深23m的炮眼，药包长度13.8m，封泥长度9.2m；孔深16m的炮眼，药包长度9.6m，封泥长度6.4m。
        4.工作面矿压显现规律
        520107综采工作面回采3.5m后，老塘进行强制放顶，83-116架直接顶未垮落，工作面推进8米时，100-116架直接顶垮落，工作面推进11米时，83-100架直接顶垮落，随着工作面推进至63米时，工作面支架130-80架工作阻力开始增加，工作阻力在28-38MPa，平均工作阻力35Mpa。工作面煤壁有片帮现象，机尾及工作面均出现不同程度的漏碎矸石现象。
        工作面推进72米时，工作面上部及下部（100架上下、30架以上）的老塘有“轰、轰”如闷雷声的老顶冒落声。两巷单体压力普遍较大，单体工作阻力达到14Mpa，个别单体工作阻力达到18Mpa以上。老顶冒落声不断，支架工作阻力逐渐下降至27Mpa以下。工作面推进81m时，通过支架间隙和工作面上下隅角对老塘进行观察，结合当日的矿压监测数据，通过分析，认为工作面老顶已基本冒落，老塘侧冒实。工作面推进95m时，工作面支架压力再次显现明显断定为第一次周期来压，周期来压步距为14-16m。
        通过现场观察，结合工作面矿压显现情况，确定工作面直接顶的初次垮落为5m，基本顶的初次垮落步距为81m，周期来压步距14～16m。
        回采期间针对520107综采工作面从初采至回采结束进行了完整的矿压观测的基础上，在工作面上、中、下部各抽取一架液压支架制作矿压阻力表分析了工作面周期来压现象规律的影响。所得的结论如下：
        周期来压步距的大小和矿压显现程度与工作面的支架初撑力、工作面的推进速度、上覆基岩厚度有很大的关系，老顶周期来压步距在8m左右变化，规律性比较强。周期来压具有分布的不均衡性，工作面中部周期来压现象明显，工作面周期来压不同步，有的地方先来压，有的地方后来压(一般以70#、125#支架范围先来压)，但来压的持续距离大致相等。
        工作面中部靠后部处为明显的压力中心，此处的压力最大，其他支架压力以此处支架为中心向四周递减。在实际生产过程中，压力中心区是漏矸、冒顶、压坏支架的高发区。
        据实际观测看到，5-2煤层综采工作面在该套液压支架的控制下，顶板压力有明显煤壁片帮出现，工作面冒顶事故未出现过。现场支架使用情况基本不影响正常生产，偶尔会出现部分支架千斤顶窜液。
        5.结语
        1）通过分析520107综采工作面煤层的地质条件与顶板的情况的分析，制定了适合该工作面的强制放顶方案，效果较好，适用于类似条件工作面。
        2）结合工作面矿压显现情况，确定工作面直接顶的初次垮落为5m，基本顶的初次垮落步距为81m，周期来压步距14～16m，老顶周期来压步距在8m左右变化，获得了经验数据。
        参考文献
        [1]石平五.西部煤矿岩层控制泛述[J].矿山压力与顶板管理，2002,19（1）：6-8
        [2]石平五，侯忠杰.浅埋煤层矿压显现与岩层控制研究：（煤炭科学基金项目研究报告）.西安：西安矿业学院，1996
        [3]葛胜文.复杂地质条件下综采工作面矿压显现规律研究.煤炭工程，2007（1）.
        [4]桂祥友，马云东.浅埋工作面矿山压力显现规律模拟研究[J].中国矿业，2004（6）.