基于四臺(tái)礦307盤(pán)區(qū)8701綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律實(shí)測(cè)研究

                                                                                 紀(jì)文佳¹ ，孟國(guó)勝²   

(1，同煤集團(tuán)生產(chǎn)技術(shù)部，山西 大同 037003;2, 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

摘  要：本文基于四臺(tái)礦西部盤(pán)區(qū)11#煤層8701綜采面為研究對(duì)象，首先分析了煤層的地質(zhì)條件與頂板的情況，并制定出礦壓觀察的內(nèi)容與方法，進(jìn)而對(duì)綜采工作面頂板、兩順槽巷的端頭超前支護(hù)單體柱、液壓支架進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析，根據(jù)實(shí)測(cè)分析總結(jié)出該工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。為工作面安全、高產(chǎn)、高效生產(chǎn)創(chuàng)造良好的技術(shù)條件及安全保障。同時(shí)對(duì)該盤(pán)區(qū)其他相同條件工作面及類(lèi)似條件下回采采場(chǎng)圍巖控制具有工程決策意義。

關(guān)鍵詞 ：盤(pán)區(qū)；綜采面；礦壓監(jiān)測(cè)；礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

Based on the four sets of ore 307 plate area 8701 compound mining mine pressure appeared the law

    JI Wenjia¹,MENG Guosheng²,SUN Zhancheng¹,QIANG Jijiang¹  

Abstract:this article is based on the four sets of ore district 11 # coal seam in western plate 8701 compound mining as the research object, the first analysis of the geological condition of coal seam and the situation of the roof, and make mine pressure observation of the content and the method, then the fully mechanized working face roof, the two slot the end of the lane advance single column, supporting hydraulic support for real-time monitoring analysis, based on the analysis of the working face to the underground pressure regularity appeared. For the mining face, high yield, high effective production safety to create a good technical conditions and safety protection. At the same time for the plate area other working face and the same conditions under similar conditions of stope mining surrounding rock control has engineering decision significance.

Key words: panel, fully mechanized coal face,monitoring of mine perssure,strata perssure law

在煤礦安全生產(chǎn)過(guò)程中，礦壓觀測(cè)是一項(xiàng)非常重要的工作。通過(guò)該項(xiàng)工作，可及時(shí)了解和掌握工作面的礦山壓力顯現(xiàn)情況，總結(jié)出礦壓顯現(xiàn)規(guī)律；通過(guò)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果的分析，可科學(xué)地指導(dǎo)工作面頂板管理及安全工作，以便保證安全生產(chǎn)，并為類(lèi)似條件下工作面安全生產(chǎn)及技術(shù)管理積累相關(guān)的礦壓資料^[1]。

1 綜采工作面概況

1.1工作面基本開(kāi)采條件 

四臺(tái)礦307西部盤(pán)區(qū)11#煤層8701工作面位于丁家村以北，后馬家村磚廠東面，地面標(biāo)高1296.4m～1334/1315.2m，工作面標(biāo)高為1084.5m～1137/1111.2m。8701綜采工作面西臨鵲山井田，東面為8703綜采工作面正在掘進(jìn)，南部為丁家村保護(hù)煤柱。工作面傾斜長(zhǎng)度149m，可采走向長(zhǎng)度660m，走向長(zhǎng)度1014m(第一切眼至5701皮回聯(lián)巷)，采高2.95m。工作面傾斜長(zhǎng)149m，走向長(zhǎng)度1014m，由于受3m斷層影響，工作面需要第二次搬家,可采走向長(zhǎng)只有660m。工作面采用綜合機(jī)械化采煤法，全部垮落法處理頂板，見(jiàn)頂留底煤開(kāi)采，采高取2.95m，當(dāng)煤層厚度為2.95m時(shí)，見(jiàn)頂見(jiàn)底開(kāi)采。使用ZZ6000-2.1/3.5型支撐掩護(hù)式支架103架，采用及時(shí)支護(hù)方法以及自然冒落法及人工強(qiáng)制放頂?shù)姆椒ㄌ幚聿煽諈^(qū)。支架中心距1.5m，最小控頂距4.76m，最大控頂距5.36m。

1.2 工作面煤層賦存條件

本工作面煤層屬于11#煤層，煤層厚度2.95m，煤層傾角3.9°～7.9°，平均為5.6°，煤層結(jié)構(gòu)(m)0.65（0.08）2.30。本煤層賦存穩(wěn)定，與上部10#層層間距0.5～1.3m之間，平均5m且由北向南逐漸增厚。老頂為粉細(xì)砂巖，厚度14.32m，灰色，礦物成分以石英為主，少量暗色礦物及豆?fàn)铧S鐵礦結(jié)核；直接頂為中砂巖，厚度5.0m，灰白色，成分以石英長(zhǎng)石為主；偽頂為粉砂巖，厚度0.35m，灰黑色，可見(jiàn)植物化石；直接底為細(xì)砂巖，厚度2.83m，灰色、含多量石英，少量暗色礦物。老底為細(xì)砂巖。

   

1.3 來(lái)壓預(yù)報(bào)情況

據(jù)四臺(tái)礦礦壓組統(tǒng)計(jì)分析第一切眼工作面來(lái)壓預(yù)報(bào)8次，2次頂板來(lái)壓預(yù)報(bào)失敗，初次來(lái)壓和周期來(lái)壓預(yù)報(bào)準(zhǔn)確8次，來(lái)壓預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率99.75%。第二切眼工作面來(lái)壓預(yù)報(bào)9次，2次頂板來(lái)壓預(yù)報(bào)失敗，初次來(lái)壓和周期來(lái)壓預(yù)報(bào)準(zhǔn)確9次，來(lái)壓預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率99.78%。

2工作面礦壓觀測(cè)

2.1觀測(cè)內(nèi)容

根據(jù)8701綜采面位置，煤層與頂?shù)装鍡l件、巷道布置與支護(hù)方式、采煤方法以及頂板管理等^[2]，研究分析決定，該工作面的礦壓監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容為：工作面的“三量”觀測(cè)，液壓支架支護(hù)阻力(初撐力、支架工作阻力)，工作面頂板狀況統(tǒng)計(jì)觀測(cè)(片幫深度、采空區(qū)頂板冒狀況)，端頭及超前支護(hù)的支護(hù)阻力。

2.2觀測(cè)方法

每24小時(shí)由一名觀測(cè)工在早班觀測(cè)工作面支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)，并更換園圖記錄紙、檢測(cè)支架初撐力、工作阻力變化情況和進(jìn)行宏觀觀測(cè)，用FZB-60A-2型耐震雙針壓力，進(jìn)行液壓支架支護(hù)阻力的監(jiān)測(cè)^[3]。

2.3 觀測(cè)站布置

沿工作面方向按三區(qū)五線布置，并采用了頭、尾安裝布置1條測(cè)線，中部安三條測(cè)線，加大對(duì)工作面支架和頂板觀測(cè)力度，確保回采的順利進(jìn)行。即分別將YPZ-60園圖壓力自記儀安裝在11#、42#、48#、53#、86#架，每條測(cè)線上安裝兩塊表即前柱、后柱，工作面最后一個(gè)架103#架的進(jìn)液管安裝一個(gè)壓力表，監(jiān)測(cè)液壓系統(tǒng)的末端壓力，每架安裝FZB-60A-2型耐震雙針壓力表，進(jìn)行液壓支架的支護(hù)阻力監(jiān)測(cè)，確保支架的初撐力。

3 工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律實(shí)測(cè)分析

3.1頂板初次垮落規(guī)律實(shí)測(cè)分析

3.1.1第一切巷頂板初次垮落步距實(shí)測(cè)分析

當(dāng)工作面頭推進(jìn)14m時(shí)，1#架至尾懸板沒(méi)塌落；尾推進(jìn)11m時(shí)，尾～頭部懸板沒(méi)有塌落。當(dāng)工作面頭推進(jìn)28m時(shí)，90#架至尾懸板塌落；尾推進(jìn)26m時(shí)，頭部～30#架懸頂板沒(méi)有塌落。當(dāng)工作面推進(jìn)頭44m、尾39m時(shí)懸板全部塌落。由此可得出該切巷頂板初次垮落規(guī)律：當(dāng)工作面頭推進(jìn)28m時(shí)，中部推進(jìn)27m時(shí)，尾部推進(jìn)26m時(shí)，頂板初次垮落，平均值為27m,故切巷頂板初次垮落步距為27m。

3.1.2第二切巷頂板初次垮落步距實(shí)測(cè)分析

當(dāng)工作面頭推進(jìn)19m時(shí)，1#架至尾懸板沒(méi)塌落；尾推進(jìn)24m時(shí)，尾～頭部懸板沒(méi)有塌落。當(dāng)工作面頭推進(jìn)21m時(shí)，30#架至尾懸板塌落；尾推進(jìn)28m時(shí)，頭～30#架部懸板沒(méi)有塌落。當(dāng)工作面推進(jìn)：頭50m，尾60m時(shí)懸板全部塌落。由此可得出該頂板初次垮落：當(dāng)工作面頭推進(jìn)21m時(shí)，中部推進(jìn)25m時(shí)，尾部推進(jìn)28m時(shí)，頂板初次垮落，平均值為25m。

3.2頂板初次來(lái)壓規(guī)律實(shí)測(cè)分析

第一切巷老頂初次來(lái)壓步距：工作面30-87#架-尾頂板破碎，頂板有壓力，煤壁片幫深度（0.2～0.35m）活柱下縮量明顯增大（20～40mm），悶炮巨響，支架立柱安全閥開(kāi)啟，60#架-尾部頂板有壓力。由此推斷，該工作面頭推進(jìn)44m，尾推進(jìn)39m時(shí),第一切巷頂板發(fā)生初次來(lái)壓。

第二切巷老頂初次來(lái)壓步距：工作面20#架～70＃架頂板破碎，頂板有壓力，煤壁片幫深度（0.2～0.3m）活柱下縮量明顯增大（30～50mm），頂?shù)装逡平?/span>(10～20mm),悶炮巨響，支架立柱安全閥開(kāi)啟，50#架～尾部頂板有壓力。由此推斷，第二切巷工作面頭推進(jìn)60m，尾推進(jìn)50m時(shí)頂板發(fā)生初次來(lái)壓。

3.2老頂來(lái)壓

3.2.1老頂初次來(lái)壓

第一切巷工作面：該工作面從7月9日開(kāi)始生產(chǎn)到9月15日停產(chǎn)結(jié)束歷時(shí)2個(gè)月6天，共推進(jìn)317m。8701工作面老頂初次來(lái)壓步距為42m，初次來(lái)壓期間工作阻力為4980KN(5條測(cè)線平均阻力)。根據(jù)工作面端面距0.3m出現(xiàn)的頻率20%、0.4m出現(xiàn)的頻率16%,煤壁片幫0.1～0.2m出現(xiàn)的頻率41%、支架接頂率98.5%等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，老頂初次來(lái)壓前后工作面和煤幫都無(wú)明顯差別，對(duì)生產(chǎn)影響不大。

第二切巷工作面：該工作面從10月12日開(kāi)始生產(chǎn)到年12月10日停產(chǎn)結(jié)束歷時(shí)1個(gè)月29天，共推進(jìn)340m。8701工作面老頂初次來(lái)壓步距為42m，初次來(lái)壓期間工作阻力為5312KN(5條測(cè)線平均阻力)。根據(jù)工作面端面距0.3m出現(xiàn)的頻率20%、煤壁片幫0.1～0.2m出現(xiàn)的頻率41%、支架接頂率98.5%等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，老頂初次來(lái)壓前后工作面和煤幫都無(wú)明顯差別，對(duì)生產(chǎn)影響不大。

3.3.2老頂?shù)闹芷趤?lái)壓

第一切巷周期來(lái)壓分析：觀測(cè)期間，活柱下縮量明顯增大（20～60mm），頂?shù)装逡平?/span>(20～30mm),悶炮巨響，支架立柱安全閥開(kāi)啟。除老頂?shù)谝粋€(gè)切巷初次來(lái)壓外，共發(fā)生周期來(lái)壓7次。其中最大來(lái)壓步距61.5m，最小來(lái)壓步距19.5m，平均33.9m，周期來(lái)壓期間，本工作面支架最大工作阻力為5644KN，最小工作阻力為4814KN，平均5217KN。來(lái)壓顯現(xiàn)程度見(jiàn)表1。

表1 第一切巷周期來(lái)壓統(tǒng)計(jì)表

序號(hào)	來(lái)壓性質(zhì)	推進(jìn)距離(m)			來(lái)壓步距 (m)	工作阻力 整架(KN)	初撐力 整架(KN)
		機(jī)巷	風(fēng)巷	平均
	第一切巷 初次來(lái)壓	44	39	41.5	41.5	4980	3652
1	周期來(lái)壓	68	58	63	21.5	5146	3818
2	周期來(lái)壓	95	94	94.5	31.5	5312	3818
3	周期來(lái)壓	124	124	124	29.5	5644	3652
4	周期來(lái)壓	162	164	163	39	5312	3818
5	周期來(lái)壓	195	197	196	33	4814	3652
6	周期來(lái)壓	227	226	226.5	30.5	5312	3818
7	周期來(lái)壓	286	290	288	61.5	4980	3818

第二切巷周期來(lái)壓分析：觀測(cè)期間，活柱下縮量明顯增大（30～80mm），頂?shù)装逡平?/span>(20～30mm),悶炮巨響，支架立柱安全閥開(kāi)啟。除老頂?shù)诙€(gè)切巷初次來(lái)壓外，共發(fā)生周期來(lái)壓8次。其中最大來(lái)壓步距61.5m，最小來(lái)壓步距19.5m，平均33.9m，周期來(lái)壓期間，本工作面支架最大工作阻力為5976KN，最小工作阻力為4980KN，平均5457.3KN，來(lái)壓顯現(xiàn)程度見(jiàn)表2。

表2  第二切巷周期來(lái)壓統(tǒng)計(jì)表 

序號(hào)	來(lái)壓性質(zhì)	推進(jìn)距離(m)			來(lái)壓步距 (m)	工作阻力 整架(KN)	初撐力 整架(KN)
		機(jī)巷	風(fēng)巷	平均
	第二切巷 初次來(lái)壓	50	60	55	55	5312	3652
1	周期來(lái)壓	109	110	109.5	54.5	5976	3818
2	周期來(lái)壓	130	128	129	19.5	5312	3652
3	周期來(lái)壓	155	155	155	26	4980	3818
4	周期來(lái)壓	185	185	185	30	5478	3984
5	周期來(lái)壓	217	219	218	33	5312	3652
6	周期來(lái)壓	239	245	242	24	5644	3818
7	周期來(lái)壓	280	272	276	34	5312	3320
8	周期來(lái)壓	315	315	315	39	5644	3984

3.3來(lái)壓強(qiáng)度：

在8701工作面，綜合上述兩個(gè)切巷的周期來(lái)壓情況，觀測(cè)到的最大工作阻力為5976KN，最小工作阻力為4814KN，其平均值為5337KN，非周期來(lái)壓時(shí)支架平均工作阻力為4648KN，周期來(lái)壓時(shí)支架平均工作阻力為5337KN，因此來(lái)壓強(qiáng)度平均為1.15，歷次來(lái)壓強(qiáng)度最大為1.29，最小為1.04。

3.4數(shù)據(jù)整理及頂板來(lái)壓顯現(xiàn)規(guī)律

通過(guò)上述對(duì)礦壓礦壓顯現(xiàn)規(guī)律實(shí)測(cè)分析，對(duì)礦壓數(shù)據(jù)及頂板來(lái)壓顯現(xiàn)規(guī)律整理總結(jié)如下表3。

表3  8201面頂板來(lái)壓顯現(xiàn)規(guī)律統(tǒng)計(jì)表

 

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)四臺(tái)礦西部盤(pán)區(qū)11#煤層8701綜采面進(jìn)行礦壓觀測(cè)，并對(duì)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行實(shí)測(cè)分析，可得出以下結(jié)論：

1）在8701工作面，觀測(cè)到的最大工作阻力為5976KN，最小工作阻力為4814KN，其平均值為5337KN，非周期來(lái)壓時(shí)支架平均工作阻力為4648KN，周期來(lái)壓時(shí)支架平均工作阻力為5337KN，因此來(lái)壓強(qiáng)度平均為1.15，歷次來(lái)壓強(qiáng)度最大為1.29，最小為1.04。活柱下縮量明顯增大（30～80mm），悶炮巨響，支架立柱安全閥開(kāi)啟，巷道超前影響范圍20m。

2）根據(jù)工作面端面距0.3m出現(xiàn)的頻率20%、煤壁片幫0.1～0.2m出現(xiàn)的頻率41%、支架接頂率99.7%等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，對(duì)工作面影響不大。直接頂初次垮落步距：頂板初次垮落，平均值為16m。 頂板初次來(lái)壓步距：工作面30#架-尾頂板破碎，頂板有壓力，煤壁片幫深度（0.2～0.3m）活柱下縮量明顯增大（30～60mm），悶炮巨響，支架立柱安全閥開(kāi)啟。由此推斷，該工作面頂板初次來(lái)壓步距42m。

3）根據(jù)上述分析可知該工作面的直接頂類(lèi)型為Ⅱ類(lèi)穩(wěn)定頂板，來(lái)壓明顯，來(lái)壓時(shí)的支架支護(hù)阻力較低，動(dòng)載系數(shù)不大。由于受斷層影響，造成二次搬家，影響工作面的正?；夭伤俣取Ｓ捎谑艿刭|(zhì)構(gòu)造落差較大的牽引帶的壓力不明顯，對(duì)本工作面回采沒(méi)影響。

總之，通過(guò)對(duì)8701綜采工作面的觀測(cè)，基本掌握了工作面頂板礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，但是在生產(chǎn)過(guò)程中，必須加強(qiáng)頂板管理，提高頂板控制技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保安全生產(chǎn)是一項(xiàng)任重而道遠(yuǎn)的艱巨任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：紀(jì)文佳，（1985-）山西大同縣人，2009年獲得太原理工大學(xué)采礦工程學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)在山西同煤集團(tuán)生產(chǎn)技術(shù)部。

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