近距离开采工作面矿压显现规律研究

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[摘 要]本文通过对大同煤峪口矿“两硬”条件下近距离煤层开采，工作面矿压观测数据的统计分析，得出矿压显现的一般规律，为类似工作面开采支架设备的适应性和选型提供依据。

[关键词]矿压 综放 两硬

中图分类号：TD32 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0055-01

0 引言

同煤集团煤峪口矿14#煤层与上层11#煤层采空区层间距为2-4m，顶底板坚硬属于“两硬”条件下近距离煤层开采，工作面整体处于上层开采后的应力降低区域，工作面开采过程中直接顶板破碎，来压周期性不明显，矿压显现强烈区域主要集中在两顺槽，端头维护困难，来压规律与一般综采工作面有明显不同。

1 工作面概况

14#层81004工作面切眼长度140m，采用ZZS-5600/14/28型液压支架开采，泵站压力不小于25Mpa；煤层厚度2.4m，f=3.5；直接顶为灰白色细砂岩，厚度0.8～5.5m，平均2.5m，f=15；上部为综放工作面采空区平均煤厚7.5m，底板深灰色细砂岩，厚度2.44～9.79m，平均6.12m，f=10。

2 矿压观测情况

本工作面采用综采压力记录仪监测顶板压力情况，全工作面布置7条测线，分别在4#、18#、33#、48#、63#、78#、92#支架上各安装一块YHY60（B）矿用本安型数字压力计，对工作面矿压数据进行统计分析。

2.1支架初撑力分析

81004工作面属近距离薄煤层，直接顶上覆为11、12#层冒落部分，直接顶薄，顶板完整性较差。因此对支架初撑力要求不宜过高，否则加剧顶板破碎度；也不宜过小，否则支架对顶板主动支护能力不够。

从统计结果来看工作面支架运行过程中初撑力频率分布在3848KN（20Mpa）以上的占15%；2945KN（15Mpa）以上的占75%；2601KN（13 Mpa）及以下占10%，初撑力控制在泵站压力额定值25MPa的60%约为15MPa左右，基本能够满足支架对顶板主动支护能力。

2.2支架载荷分析

ZZS-5600/14/28液压支架额定工作阻力为5600KN（28.5MPa）。由支架工作阻力频率分布和支架载荷分布统计分析，整架工作阻力频率分布在2940-5880KN（15-30Mpa）范围占84%，工作阻力频率分布在此范围为工作面支架在循环初期一次或二次增阻后工作阻力，占支架工作阻力频率较大；整架工作阻力频率分布在5880KN（30Mpa）以上的占0.03%，工作阻力频率分布在此范围为工作面支架三次增阻后及循环末工作阻力，占支架工作阻力频率非常小，且在支架额定工作阻力左右，超过额定工作阻力频率较小。工作面支架运行过程中，由平均载荷分析在工作面中部48-63范围顶板压力显现较大。

由以上综合分析支架运行过程中总体载荷不大，工作阻力频率90%以上在支架额定工作阻力以内，支架额定工作阻力是富裕的。工作面无明显周期来压，循环末，前、后柱安全阀均有开启，如图1所示：

2.3 支架工作状态

由工作面支架测线压力曲线分析，工作面支架在循环内二次增阻占80%左右，且二次增阻多为急增阻且增阻时间短，反映支架初撑力偏低。循环末中前、后柱安全阀均有开启，开启率不高。

2.4、直接顶跨落方式分析

工作面直接顶直接顶节理发育，由于较薄，开采后易于冒落。随着工作面开采支架前移，直接顶在支架前柱后断裂 ，继续推进古塘悬板基本能够及时冒落，悬板最长在1.5米左右。

2.5两巷压力观测分析

21004巷端头至620米上覆采空区集中应力作用下压力显现较大，顶板破碎、下沉，支护变形，维护困难；尾端头及超前范围顶板较破碎，压力显现较大。

11、12#层81004工作面回采期间51004巷压力显现较大，顶板下沉，底板鼓起，两帮炸帮严重，因此煤柱应力得到一定释放。而21004巷压力显现较小，巷道部分直接定和基本顶在采空区侧形成约20米左右悬板，煤柱集中应力较大，延14#层顶板向下传递。因此14#层81004工作面21004巷处于上覆采空区煤柱应力集中区，随工作面回采推进，巷道压力显现有可能前移，生产过程中提前加强两巷超前支护管理，对于顶板破碎区域，及时在原有支护加强支护，如图2所示：

3 结语

（1）根据工作面最大平均工作阻力2950KN（15Mpa）左右，支架初撑力不得小于2751KN（14Mpa），为规定值60%左右，基本能够满足支架对顶板主动支护能力。

（2）14#层410盘区81004工作面属近距离煤层开采，支架运行过程支架载荷不大，工作面无明显周期来压，无冲击动压。每一循环末支架后柱保持较高的阻力状况，安全阀开启率较高。

（3）工作面直接顶完整性较差时，由于顶板硬度较大，不能随支架后梁切顶线垮落而形成一定长度的岩梁，悬长一般不超过1.5米，移架后能够及时冒落 ，支架后柱承载能力基本趋近额定值，但支护强度在支架额定值内。

（4）两端头及两巷超前范围处于应力集中区，对生产影响较大。

参考文献

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5 潘立友；支架初撑力与老顶运动的关系[J]；淮南工业学院学报（自然科学版）；1994年01期

作者简介

郝广东（1975―），男，汉，山西大同，工程师 ，2010年毕业 于太原理工大学 采矿工程专业。 研究方向：采矿工程、山西大同同煤集团煤峪口矿调度室、生产技术管理工作。