關于召開 2024 山西省煤炭學會煤礦智能化委員會年會暨千人智庫科創(chuàng)服務站工作會的通知

                                             基于四臺礦307盤區(qū)8701綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律實測研究

                                                                                 紀文佳¹ ，孟國勝²   

(1，同煤集團生產(chǎn)技術部，山西 大同 037003;2, 內(nèi)蒙古科技大學 礦業(yè)工程學院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

摘  要：本文基于四臺礦西部盤區(qū)11#煤層8701綜采面為研究對象，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，進而對綜采工作面頂板、兩順槽巷的端頭超前支護單體柱、液壓支架進行實時監(jiān)測分析，根據(jù)實測分析總結(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)造良好的技術條件及安全保障。同時對該盤區(qū)其他相同條件工作面及類似條件下回采采場圍巖控制具有工程決策意義。

關鍵詞 ：盤區(qū)；綜采面；礦壓監(jiān)測；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)過程中，礦壓觀測是一項非常重要的工作。通過該項工作，可及時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；通過對觀測數(shù)據(jù)結(jié)果的分析，可科學地指導工作面頂板管理及安全工作，以便保證安全生產(chǎn)，并為類似條件下工作面安全生產(chǎn)及技術管理積累相關的礦壓資料^[1]。

1 綜采工作面概況

1.1工作面基本開采條件 

四臺礦307西部盤區(qū)11#煤層8701工作面位于丁家村以北，后馬家村磚廠東面，地面標高1296.4m～1334/1315.2m，工作面標高為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，南部為丁家村保護煤柱。工作面傾斜長度149m，可采走向長度660m，走向長度1014m(第一切眼至5701皮回聯(lián)巷)，采高2.95m。工作面傾斜長149m，走向長度1014m，由于受3m斷層影響，工作面需要第二次搬家,可采走向長只有660m。工作面采用綜合機械化采煤法，全部垮落法處理頂板，見頂留底煤開采，采高取2.95m，當煤層厚度為2.95m時，見頂見底開采。使用ZZ6000-2.1/3.5型支撐掩護式支架103架，采用及時支護方法以及自然冒落法及人工強制放頂?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，少量暗色礦物及豆狀黃鐵礦結(jié)核；直接頂為中砂巖，厚度5.0m，灰白色，成分以石英長石為主；偽頂為粉砂巖，厚度0.35m，灰黑色，可見植物化石；直接底為細砂巖，厚度2.83m，灰色、含多量石英，少量暗色礦物。老底為細砂巖。

1.3 來壓預報情況

據(jù)四臺礦礦壓組統(tǒng)計分析第一切眼工作面來壓預報8次，2次頂板來壓預報失敗，初次來壓和周期來壓預報準確8次，來壓預報準確率99.75%。第二切眼工作面來壓預報9次，2次頂板來壓預報失敗，初次來壓和周期來壓預報準確9次，來壓預報準確率99.78%。

2工作面礦壓觀測

2.1觀測內(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)測主要內(nèi)容為：工作面的“三量”觀測，液壓支架支護阻力(初撐力、支架工作阻力)，工作面頂板狀況統(tǒng)計觀測(片幫深度、采空區(qū)頂板冒狀況)，端頭及超前支護的支護阻力。

2.2觀測方法

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

2.3 觀測站布置

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條測線，中部安三條測線，加大對工作面支架和頂板觀測力度，確?；夭傻捻樌M行。即分別將YPZ-60園圖壓力自記儀安裝在11#、42#、48#、53#、86#架，每條測線上安裝兩塊表即前柱、后柱，工作面最后一個架103#架的進液管安裝一個壓力表，監(jiān)測液壓系統(tǒng)的末端壓力，每架安裝FZB-60A-2型耐震雙針壓力表，進行液壓支架的支護阻力監(jiān)測，確保支架的初撐力。

3 工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律實測分析

3.1頂板初次垮落規(guī)律實測分析

3.1.1第一切巷頂板初次垮落步距實測分析

當工作面頭推進14m時，1#架至尾懸板沒塌落；尾推進11m時，尾～頭部懸板沒有塌落。當工作面頭推進28m時，90#架至尾懸板塌落；尾推進26m時，頭部～30#架懸頂板沒有塌落。當工作面推進頭44m、尾39m時懸板全部塌落。由此可得出該切巷頂板初次垮落規(guī)律：當工作面頭推進28m時，中部推進27m時，尾部推進26m時，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測分析

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

3.2頂板初次來壓規(guī)律實測分析

第一切巷老頂初次來壓步距：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，支架立柱安全閥開啟，60#架-尾部頂板有壓力。由此推斷，該工作面頭推進44m，尾推進39m時,第一切巷頂板發(fā)生初次來壓。

第二切巷老頂初次來壓步距：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，支架立柱安全閥開啟，50#架～尾部頂板有壓力。由此推斷，第二切巷工作面頭推進60m，尾推進50m時頂板發(fā)生初次來壓。

3.2老頂來壓

3.2.1老頂初次來壓

第一切巷工作面：該工作面從7月9日開始生產(chǎn)到9月15日停產(chǎn)結(jié)束歷時2個月6天，共推進317m。8701工作面老頂初次來壓步距為42m，初次來壓期間工作阻力為4980KN(5條測線平均阻力)。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)計數(shù)據(jù)分析，老頂初次來壓前后工作面和煤幫都無明顯差別，對生產(chǎn)影響不大。

第二切巷工作面：該工作面從10月12日開始生產(chǎn)到年12月10日停產(chǎn)結(jié)束歷時1個月29天，共推進340m。8701工作面老頂初次來壓步距為42m，初次來壓期間工作阻力為5312KN(5條測線平均阻力)。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)計數(shù)據(jù)分析，老頂初次來壓前后工作面和煤幫都無明顯差別，對生產(chǎn)影響不大。

3.3.2老頂?shù)闹芷趤韷?/span>

第一切巷周期來壓分析：觀測期間，活柱下縮量明顯增大（20～60mm），頂?shù)装逡平?/span>(20～30mm),悶炮巨響，支架立柱安全閥開啟。除老頂?shù)谝粋€切巷初次來壓外，共發(fā)生周期來壓7次。其中最大來壓步距61.5m，最小來壓步距19.5m，平均33.9m，周期來壓期間，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。來壓顯現(xiàn)程度見表1。

表1 第一切巷周期來壓統(tǒng)計表

第二切巷周期來壓分析：觀測期間，活柱下縮量明顯增大（30～80mm），頂?shù)装逡平?/span>(20～30mm),悶炮巨響，支架立柱安全閥開啟。除老頂?shù)诙€切巷初次來壓外，共發(fā)生周期來壓8次。其中最大來壓步距61.5m，最小來壓步距19.5m，平均33.9m，周期來壓期間，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，來壓顯現(xiàn)程度見表2。

表2  第二切巷周期來壓統(tǒng)計表 

3.3來壓強度：

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

3.4數(shù)據(jù)整理及頂板來壓顯現(xiàn)規(guī)律

通過上述對礦壓礦壓顯現(xiàn)規(guī)律實測分析，對礦壓數(shù)據(jù)及頂板來壓顯現(xiàn)規(guī)律整理總結(jié)如下表3。

表3  8201面頂板來壓顯現(xiàn)規(guī)律統(tǒng)計表

5 結(jié)論

通過對四臺礦西部盤區(qū)11#煤層8701綜采面進行礦壓觀測，并對礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進行實測分析，可得出以下結(jié)論：

1）在8701工作面，觀測到的最大工作阻力為5976KN，最小工作阻力為4814KN，其平均值為5337KN，非周期來壓時支架平均工作阻力為4648KN，周期來壓時支架平均工作阻力為5337KN，因此來壓強度平均為1.15，歷次來壓強度最大為1.29，最小為1.04?；钪驴s量明顯增大（30～80mm），悶炮巨響，支架立柱安全閥開啟，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)計數(shù)據(jù)分析，對工作面影響不大。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，支架立柱安全閥開啟。由此推斷，該工作面頂板初次來壓步距42m。

3）根據(jù)上述分析可知該工作面的直接頂類型為Ⅱ類穩(wěn)定頂板，來壓明顯，來壓時的支架支護阻力較低，動載系數(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?。由于受地質(zhì)構(gòu)造落差較大的牽引帶的壓力不明顯，對本工作面回采沒影響。

總之，通過對8701綜采工作面的觀測，基本掌握了工作面頂板礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，但是在生產(chǎn)過程中，必須加強頂板管理，提高頂板控制技術，實時監(jiān)測，確保安全生產(chǎn)是一項任重而道遠的艱巨任務。

參考文獻

[1] 李書奎，彭擔任.錨桿支護煤巷礦壓顯現(xiàn)規(guī)律[J].煤,2006(4)

[2] 孔德森，張偉偉.綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律實測研究[J] .煤，2008(1)

[3] 錢鳴高，劉聽成.礦山壓力及其控制[M]，北京:煤炭工業(yè)出版社，1991

作者簡介：紀文佳，（1985-）山西大同縣人，2009年獲得太原理工大學采礦工程學士學位，現(xiàn)在山西同煤集團生產(chǎn)技術部。

聯(lián)系電話：15034229410，郵箱：jiajia_nihaoma@126.com地址：山西同煤集團生產(chǎn)技術部計劃科2315室郵政編碼：037003。