综放工作面矿压规律实测研究

综放工作面矿压规律实测研究　赵青利（神华宁夏煤业集团梅花井煤矿，宁夏灵武７５１４００）　摘要：通过对３３０２综放工作面矿压实测数据进行统计分析，掌握了该综放工作面初次和周期来压步距、支架工作阻力特征、超　前支承压力和顺槽变形规律等工作面矿压显现规律，为工作面现场管理和后期开采工作提供了实测依据，有助于实现该综采工作面　的安全、高效回采。　关键词：综放工作面；矿压规律；实测　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０１５５．２０１３．０９．０５０　中图分类号：Ｆ４０７．２１；ＴＤ３２　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００８—０１５５（２０１３）０９—００９６—０２　９０００　＾１工作面概况　３３０２工作面北部为回风大巷，东、西和南部为实体　煤，所采煤层为３＃煤层，煤层均厚为５．６ｍ，煤层平均倾　角为４。，属稳定可采厚煤层。工作面设计走向长度和　倾向长度分别为１２３７ｍ和２８０ｍ，煤层上部为均厚０．５ｍ　左右破碎泥岩，直接顶为均厚２．７５ｍ左右的深灰色呈　厚层状的粉砂岩，基本顶为均厚５．２ｍ左右的质地坚硬　呈厚层状的中粒砂岩，直接底为厚度为１．８２ｍ层理发　育的砂质泥岩，老底为均厚２．８ｍ夹有薄层细砂岩且具　平行层理的粉砂岩。工作面整体来看地质结构较为单　无探明的影响开采的构造带。采煤方法为放顶煤　开采，采放比为１：１，工作面共布置ＺＦｓ６０００／１７／３３型　中间架１２０架和ＺＦＳ７２００／１８．５／３３型排头架前后各２　架。　２采场矿压规律研究　２．１工作面来压特征　３３０２综放工作面开始回采前，每隔１０架在液压支　架上安装ＧＹＤ６０型支架工作阻力监测仪，～　该监测仪具　有实时监测功能，且采集所得数据可导入ＥＸＣＥＬ表格　中。经过为期一个多月现场观测，获取了３３０２　综放工　作面支架实测工作阻力，现取２０＃和６０＃架进行数据分　析。将采集所得的２０＃和６０＃３２作阻力数据导入ＥＸ—　ＣＥＬ表格中进行换算绘图，可得到支架工作阻力随工　作面推进变化图，见图１—２所示：　一７５００　６０００　４５００　蒙３０００　ｔ５００　０　ｌ０　３０　５０　７０　９０　ｌ１０　１３０　１５０　距开切眼外侧距离（ｍ）　图２　６０＃支架整架工作阻力分布曲线　，一二一　　一　一　一　对图１和图２进行分析可得：　（１）老顶初次来压特征：工作面初次来压呈现来压　不均现象；老顶初次来压步距为２９ｍ～３２．１ｍ，平均为　３１．５ｍ，其中中部较两端相对较长；初次来压影响时间　较短，影响范围为１０ｍ左右；初次来压期间工作阻力为　５９７６ＫＮ／架，老顶垮落时煤壁片帮程度加剧，主要出现　在煤壁中部和中上部。　（２）老顶周期来压特征：３３０２综放工作面地质构　造较单一，周期来压强度和步距较为均；观测期间，周　期来压步距稳定在１０～１３ｍ左右，平均为１Ｉ．５ｍ，且工　作面两端周期来压步距和中间部位比较长；周期来压　期间，工作面煤壁出现非连续性片帮。　２．２支架工作阻力分析　由实测分析得出，２０＃、６０＃支架工作阻力呈近似正　态分布，且支架后柱工作阻力明显大于前柱。２０＃架实　测平均工作阻力为２３８６ｋＮ，为额定工作阻力的３９．８％，　最大工作阻力为５８７６．５ｋＮ，为额定工作阻力的９７．９％，　平均初撑力２５２４．５ｋＮ，为额定初撑力的４８．２％。６０＃　架实测平均工作阻力为３１４２ｋＮ，为额定工作阻力的　５２．４％，实测最大工作阻力为６１２８ｋＮ，为额定工作阻力　的１０２．１％，实测平均初撑力为２３４９ＫＮ，为额定初撑力　的４６．６％。工作阻力分布在２５００～３Ｏ００ｋＮ和５５００～　６０００ｋＮ范围，分别占统计循环数的１０．２０％和８．３２％，　分布在３０００～５５００ｋＮ范围，占统计循环数的６２．６４％，　超出６０００ｋＮ的占循环统计数的Ｏ．３４％。　３顺槽矿压规律研究　３．１超前支承压力分析　在工作面顺槽中煤壁布置两个应力测点，分别距　＿一　９０ｏ０　７５００　】——判据１ｊ　】：　‘　搬　｛　Ｉ　Ｉ　　．蚕６０００　４５００　嶷　嚣３０００　ｌ５００　Ｉ　Ｉ　１』　’ｒ１Ｊ＿　１　＿『　Ｉｌ１　『　ｒ　＿－Ｊ　一　●　Ｏ　１０　３０　５０　７０　９０　１ｌ０　１３０　１５Ｏ　１７０　距开切眼外侧距离（ｍ）　图１　２０＃支架整架工作阻力分布曲线　收稿日期：２ｏ１３—０５一ｌＯ　作者简介：赵青利（１９７９一），男，河北灵寿人，２００４年毕业于太原理工大学采矿工程，助理工程师，现在神华宁夏煤业集团梅花井　煤矿从事采场技术管理工作。　・８６・　采场１００ｍ和１０１ｍ，钻孔应力计距底板１．５ｍ，定时对　应力测点进行数据采集，直至采煤机割到测点为止。　钻孔应力计读数的变化反映了采动应力的变化，可依　据此来确定采动影响范围。对工作面顺槽煤壁应力计　采集数据处理并绘制距工作面不同距离下顺槽侧帮支　承压力变化曲线图如图３所示：　面前方１０ｍ范围内，位移变化幅度达到最大。　分析认为：在工作面前方３５ｍ范围内，工作面顺槽　表面围岩因受采动影响作用生了变形和破坏；在３５ｍ　２５ｍ范围内，工作面顺槽受采动影响较小，顺槽顶底　板和两帮发生开始变形；在２５ｍ～１０ｍ范围内，工作面　顺槽受到采动影响较大，顺槽顶底板和两帮开始发生　明显变形和破坏；在工作面前方１０ｍ范围内，顺槽受到　采动影响作用，顶板下沉明显，底鼓加剧，两帮煤体出　现片帮、破落现象，此范围可称为受采动强烈影响范　一删由图３可知，３３０２综放工作面顺槽帮支承压力变　化规律为：支承压力变化幅度不大，在１．３～１．４ＭＰａ范　围内；在８０一ｌｏｏｍ范围内，支承压力变化较缓，随着工　作面的持续推进，支承压力变化幅度缓慢增大，在８０—　３０ｍ范围内，支承压力升幅为０．２～０．４ＮＰａ；随着工作　面的进一步推进，支承压力变化幅度加快，在由３０ｍ推　进到１０ｍ范围时，支承压力变化幅度达到最大值，随后　支承压力变化幅度随着工作面的推进趋于平缓；工作　面前方受采动影响的大致范围在３０～８０ｍ左右，显著　影响范围为３０—１０ｍ左右，在８—１０ｍ范围内为支承压　力受采动影响变化峰值。　分析测点位置支承压力变化原因：在测点远离工　作面时受采动影响较小或不受采动影响，故此阶段应　力计采集数据变化较小；在工作面距测点８０ｍ推至　３０ｍ范围时支承压力呈缓慢增大现象，这是测点受远　距离采动影响的结果；随着工作面的持续推进，在由工　作面距测点３０ｍ推至１０ｍ范围内时，支承压力变化幅　度急剧增大，这是测点受到近距离采动影响的结果；在　工作面距测点１０ｍ范围内继续推进时，支承压力变化　较缓是因为测点处在超前支承压力应力降低区。　３．１顺槽变形规律研究　采用“十”字布点法对工作面顺槽变化规律进行研　究，数据经处理绘制巷道变形规律如图４所示：　图４随工作面推进巷道变化曲线图　由图４可知：观测期间，两帮最大位移量为　３６５ｍｍ，顶底板移近量为４００ｒａｍ，其中顶板下沉量为　２ｏｏｍｍ；工作面前方３５ｍ到２５ｍ范围内，工作面顺槽两　帮及顶底板移近量受采动影响较小，变化幅度较平缓；　随着工作面的持续推进，进入工作面前方２５ｍ范围内　后，顺槽两帮及顶底板位移变化幅度明显加快，在工作　围。　４结论　（１）工作面来压呈不均衡现象，基本顶初次来压步　距为２９—３２ｍ，周期来压步距为１０～１２ｍ，来压期间煤　壁呈非连续性片帮现象。　（２）支架能够满足现场支护，工作阻力分布在３０００　—５５ＯＯｋＮ范围内，占统计循环数的６２．６４％。超出额　定工作阻力的仅占循环统计数的０．３４％。工作面初撑　力普遍较低，应根据现场需要适当提高初撑力。　（３）支承压力影响范围为工作面前方８０ｍ范围内，　显著影响范围为１０—３０ｍ范围内，在工作面前方１０ｍ　范围内，支承压力变化幅度较小。　（４）工作面前方３５ｍ到２５ｍ范围内，工作面顺槽　表面围岩变形较小；在１０～２５ｍ范围内，顺槽表面变形　较大，两帮和顶底板变化幅度呈加大趋势；在工作面前　方１０ｍ范围内，顺槽表面围岩破碎剧烈，底鼓明显，两　帮煤体破裂。　参考文献：　［１］耿献文．矿山压力测控技术［Ｍ］．中国矿业大学出版社，　２ＯＯ２．　［２］丁斌，等．超长综放面矿压规律与支架适应性分析［Ｍ］．矿山　压力与岩层控制，２００５（４）：９９—１００．　［３］闫振东．综采工作面液压支架选型与应用实践［Ｊ］．煤炭科　技，２０１２（１１）：５０—５３．　（责任编辑：熊红婴）　・８７・