吴延成
临沂矿业集团菏泽煤电有限公司郭屯煤矿 山东菏泽 274700
摘要：郭屯煤矿位于山东省郓城县，属于巨野矿区。近年来，随着采深加大，受冲击地压威胁越来越严重。2305工作面是郭屯煤矿二采区第二个综放工作面，截至到6月14日早班，2305轨顺推采32.3m，2305胶顺推采39.5m，平均推采35.9m。与相邻2301工作面初次来压步距36m对比，结合现场矿压显现和监测数据分析，2305工作面已进入初次来压影响区。针对该工作面初采、初放期间的矿压显现，进行了数据采集、分析和总结。
关键词：冲击地压、初次来压、微震、应力
一、工作面概况
2305工作面位于-808m水平二采区西翼，北侧为实体煤层，南侧为2301采空区，西为煤层露头，东部为南翼集中胶带巷和南翼集中进风巷。
2305工作面走向长度958~1098m，倾斜长度199m，工作面底板标高-705～-755m，回采面积为184062m2。工作面主采为3煤，黑色，为低灰、低硫、特低磷、高挥发分、高发热量、中等粘结性的1/3焦煤，厚度为5.8～8.3m，平均7.2m，煤层走向12°～142°，倾向102°～232°，煤层倾角平均11°；顶板以粉、细砂岩为主，底板以泥岩、粉砂岩为主。局部有伪顶厚约0～3.5m，岩性为泥岩（偶见炭质泥岩）。 根据山东科技大学编制的《2305工作面提高开采上限可行性研究报告》，2305工作面基岩厚度为55m~142m，平均厚度约为98.5m，2305工作面切眼处基岩最薄为55m，沿工作面推进方向厚度逐渐增大。
二、工作面支架压力分析
通过对工作面支架压力进行实时监测，绘制从工作面回采期间随时间的变化趋势图，通过对图1、图2、图3、图4、图5工作面支架压力数据分析，我们可以发现，在靠近胶顺的1#支架，平均压力在17.3Mp左右，26#支架平均压力在23.6Mp左右，40#支架平均压力在24.7MP左右，110#支架平均压力在29.3MP左右，而且靠近轨顺侧支架应力变化较为明显，主要原因如下：受2301采空区侧压和2305采空区侧压影响，在受到压力时，因力的传递性质，可以传向轨道顺槽或工作面液压支架上，由其帮助分担部分压力，故轨顺侧支架压力明显高于工作面平均值，即轨顺承担了更多工作面顶板压力，容易在两帮形成应力集中，造成巷道移近量增大。
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三、应力监测数据规律分析
1.超前支承压力分析
通过对工作面回采期间超前应力进行实时监测，绘制从工作面回采期间应力随时间的变化趋势图，为了便于分析研究，此次分别对超前50m范围轨顺、胶顺应力曲线进行对比分析。
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图6为胶顺10-50米处应力监测曲线，从上图我们可以看出，开始推采时应力变化较为稳定，但随着工作面的逐渐推采，此时应力开始增加，最大值为6.59MP，平均应力值在5.9MP左右（未到预警值，浅孔8MP为黄色预警、深孔10MP为黄色预警），但增幅不大；而我们对比图7，可以看出应力增加较为明显，应力最大值为9.28MP，平均值在6.9MP左右，应力值和应力增量明显高于胶顺侧应力。通过以上对比，我们发现应力平均值相差14.4%，应力最大值却相差40.8%，主要原因轨顺侧煤体50m范围内压力明显增大。
四、 微震监测数据规律分析
通过每天对微震能量事件数、单个最大能量、总能量进行统计，统计时间从2020年5月1号到2020年6月11号微震监测系统：记录微震事件40个（平均每天1个），其中1次方事件7个、2次方事件26个，3次方事件6个，4次方事件1个，总能量为3.9×104J（平均每天9.28×102J），单个事件最大能量1.9×104J，震级1.3级，事件发生时间：5月4日22:18:32，位于2305切眼前166米、轨顺里侧5米、顶板上12米附近，能量未超过预警值。在6月13日14:00:34，发生一次4次方事件，事件能量1.2×104J，震级1.2级，位于2305面前241米、轨顺里侧34米、顶板上2米附近。
同时我们对2305工作面微震次数和2306工作面微震次数进行对比，发现2306工作面微震次数远大于2305工作面微震次数，但2305工作面单个能量释放值明显高于2306工作面。2305工作面由于煤层覆存较厚，回采后容易造成顶板大面积垮落，但同时基岩较薄，工作面回采后采空区垮落较为及时，造成微震事件较少。
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图8为2305工作面顺槽剖面图。
通过对比上述图，发现微震主要集中分布在工作面沿空侧附近，主要原因如下：⑴工作面回采时，沿空侧顶板活动较为频繁；⑵受工作面采动影响，超前支承应力前移，造成微震事件多发；⑶受采空区影响，沿空侧形成压力集中；⑷工作面基岩厚度较薄，工作面静载荷较大，与工作面形成应力集中三角区；⑸顶板事件占绝大部分，微震事件主要分布在煤层顶板上10米范围内，占总事件数量的70%。
五、轨顺移近量统计
截止6月14日，工作面机尾段约-15°俯采，帮部变形量较大，经分析主要有以下原因：
1、2305轨顺Y11点前约20米至煤层露头位置，煤层倾角由近水平快速变为25°，煤层倾角大；2305采空区上覆岩层对工作面形成侧向压力，直接顶垮落步距增大，造成顶板压力增大，作用时间增长。
2、2305工作面前110m，2301工作面高于2305轨道顺槽，2301采空区上覆岩层对2305轨顺形成侧向压力，同时受工作面超前支承压力作用，导致2305轨顺非采帮及顶板煤体破碎。
3、2301胶顺因受大倾角煤层（25°）影响，帮部变形严重，生产过程中进行了帮部刷扩，导致留设煤柱存在局部不规则现象，受压后煤柱局部破碎，煤体破碎后降低锚杆锚固力，再次受压后使锚杆支护失效，帮部变形得不到有效控制。
4、生产过程中2305轨顺超前单元支架部分初撑力不足，支设角度不合格，达不到支护效果，导致巷道顶板下沉，压力向两帮传递，进一步加大巷道帮部受力。
5、2305轨顺主要受两个方向的侧压影响，与工作面形成应力三角区，造成巷道压力集中，变形量大。
综上，2305轨顺帮部受压导致煤体破碎，锚网支护失效，变形严重。结合2305轨顺两帮实际观测数据，巷道在低洼点以外变形量不明显，仅大倾角煤层段帮部变形严重，与分析吻合。
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综上，通过分析2305工作面液压支架、应力、微震、巷道移近量等数据，可知工作面受初压、采空区侧压影响，轨顺侧应力、微震、支架压力明显上升，巷道移近量明显增大，造成轨顺侧矿压显现明显。工作面应加强轨顺超前支护强度和质量，定期施工检测孔，发现异常及时采取卸压解危措施。
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