马传斌
（扎赉诺尔煤业有限责任公司灵露煤矿 内蒙古 满洲里 021410）
摘要：本文以扎赉诺尔煤田的灵露煤矿为研究背景，其工作面具有特厚、近浅埋和综放开采的特点。主要对灵露煤矿Ⅱ3煤层开采过程中的矿压显现规律进行研究。
关键词：放顶煤开采，矿压显现规律，现场观测
0 引言
灵露煤矿一采区Ⅱ3煤层埋藏较深，顶底板岩石为软岩，矿压较大。在Ⅱ3煤层综采工作面采用综采放顶煤采煤工艺，在煤层底板布置综采工作面，采用放顶煤液压支架，矿山压力作用于回采工作面上方的煤层较明显，煤能自动放出，不需要人工松动顶板，利于顶板管理，采用全部垮落法管理顶板。但顶板压力较大，来压较迅猛，增加了采煤工作面机道片帮冒顶几率，要求支架有足够工作阻力才能减少顶板事故。
Ⅱ3煤层底板岩性较软，在煤层底部留设底煤，防止支架压入底板而影响支架推移，出现支架行走困难导致的工作面片帮、掉顶现象。因此对于矿山压力显现的研究不仅对于安全生产有影响，也对增加煤炭采出率有重大影响。针对此，利用在线监测技术对综放工作面回采过程中进行分析研究能更好的研究综放工作面矿压显现规律，有效指导安全生产。
1 工程概述
一采区Ⅱ3二面范围内的Ⅱ3煤层赋存稳定，煤层呈节理发育。煤层平均厚度13.5m，容重1.25g/cm3。井田内地层平缓，倾角5°～ 8°。工作面标高+346m，其工作面埋深平均为200m，其走向长度1840m，倾斜长度200m，煤层倾角为5°～8°，煤层硬度f=2. 5。内部含有较多的裂隙，顶板松散软弱；煤层块度大，粉末较少，煤层有很差的透气性。煤的结构多为水平层理，顶板岩性主要为粉砂岩、泥岩、其次为砂砾岩、粗、中粒砂岩等。工作面采用走向长壁后退式综合放顶煤采煤方法，顶板管理方法为全部垮落法。
工作面倾斜长200m，工作面运输顺槽巷宽5.5m，回风顺槽巷宽4m，每台液压支架支设宽度按1.75m计算。工作面液压支架数N＝200/1.75 =114（台），加入1台端头支架共计115台。液压支架参数见表。
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2 Ⅱ3二面矿压显现基本规律
2.1观测方法
井下监测工作面支架受力和巷道矿山压力显现的设备，使用的煤矿顶板动态监测系统是尤洛卡公司开发的KJ216型。
测点布置：本次观测分别在综放工作面上、中、下部设3个测区，10个测点，分别为13#、23#、33#、43#、53#、63#、73#、83#、93#、103#支架（上部测区3个测点，中部测区4个测点，下部测区3个测点）。
为了使实际测量值更接近于顶板压力值，通过调高所测支架安全阀卸载压力值，准确测定顶板压力，评估支架状态，更好掌握了解顶板活动规律。
2.2工作面来压步距的测定
10月6日～10月20日工作面共推进64 m，经过对支架载荷资料整理、分析选取上部测区观测点2号分站、中部测区观测点6号分站、下部测区观测点9号分站，并结合现场情况观测结果如下：
工作面上部测区2号分站在矿压监测过程中共经历4次来压，来压时间分别为10月10日、10月12日、10月16日、10月19日。初次来压步距25m，周期来压步距最大为15.5m，最小来压步距为11.5m，平均来压步距为13.5m。
（2）工作面中部测区6号分站矿压监测过程中共经历4次来压，来压时间分别为10月9日、10月11日、10月14日、10月20日, 初次来压步距23.0m，周期来压步距最大为16.0m，最小来压步距为14.0m，平均来压步距为15.0m。
（3）工作面下部测区9号分站在矿压观测过程中共经历4次来压，来压时间分别为10月10日、10月13日、10月17日、10月20日。初次来压步距24.0m，周期来压步距最大为16.0m，最小来压步距为13.0m，平均来压步距为14.5 m。
结合周期来压参数表可以看出工作面的推进速度缓慢，进度平稳，顶板压力明显增大，来压步距变小，需加强综采工作面支架初撑力日常管理，确保初撑力达标。工作面初次来压步距为23.0m-25.0m。工作面周期来压步距为13.0m-15.5m，平均14m。
2.3 周期来压步距沿工作面分布规律
周期来压步距的测定，主要参考前、后柱工作阻力及煤壁片帮深度来确定，综合分析，当工作面顶板比较完全、片帮较少、没有淋水时，周期来压步距较大。由此可以看出，工作面来压步距、规律与顶板好坏、片帮深度有较大的关系。由图可以看出工作面上、中、下部周期来压时，并不是同时来压。工作面中部最先来压，然后向两边逐步扩展，工作面上部和工作面中部来压比较明显，工作面下部来压较慢。
（1）工作面压力集中在上部、中部，下部压力较小。当来压时，上、中部支架应多注意掌握放煤量。
（2）由上分析可得到，推进速度的变化对工作面的来压步距产生很大影响，实际中把握好合适的工作面的推进速度将有效的把控顶板来压的时间、步距，这对实际中的安全生产有很大意义。
（3）根据上述分析可知，工作面的来压步距与顶板好坏、空顶时间有关系，回采过程中加强工作面顶板管理，减少空顶时间及面积，同时保证支架初撑力达到规程要求，掌握周期来压步距规律及预兆，确保安全生产顺利进行。
（4）根据数据表明，通过加强支架检修力度，加强各种阀体和密封的检修和更换，保证支架不漏、窜液。安全阀达到额定值安全卸载，保证工作面支架的工作状态，支架工作阻力保持在额定压力值范围内。
3 支架的工作状态分析
（1）正常情况下支架的工作阻力分布应在0至额定阻力之间呈现正态分布状态，即正常使用时的工作阻力值以中间区域内所占比例最大才合理。根据现有的液压支架额定工作阻力11000KN/12000KN来计算，正常使用时，所占比例应该在8800KN/9600KN左右才最合理。由上图实测分析可知，分布于工作面上部、中部两个区域的支架工作阻力相对较大，说明位于工作面下方的液压支架利用率较高，工作状况效果好。支架平均工作阻力在25MPa以上，相当于额定工作阻力的83%。这反映该支架性能完全能够满足支撑本工作面顶板的要求。
（2）对支架运行特征的评述：支架工作阻力是在采煤循环内，支架呈初撑状态后，随着时间延续，顶板不断来压达到工作阻力状态。支架立柱经过一次、两次或多次增阻，并在移架前达到最大工作阻力。支架在增阻的过程中，一次增阻的效果是最好的，支架运行特征基本符合要求。
4结论
（1）在工作面来压期间加快推进速度，可以有效的缩短顶板初次来压的持续时间、减小了支柱下沉的现象。初采分梯度放煤及加快推进速度能有效缓解来压持续时间，降低来压强度，有利于顶板的控制。
（2）工作面上、中、下部周期来压时，并不是同时来压。工作面中部最先来压，然后向两边逐步扩展，工作面压力集中在上部、中部，下部压力较小。
（3）观测期间工作面支架压力由工作面上部开始向中下部逐渐增大，在53#～63#支架达到最大，工作面下部支架平均工作阻力总在平均工作阻力线以下，工作面下部支架基本顶来压不明显，即使来压，来压强度也较小。
参考文献
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