栗魯平

（潞安礦業(yè)集團(tuán)潞安集團(tuán) 新良友煤業(yè)公司，山西 臨汾 041206）

大采高綜采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律實(shí)測(cè)研究

栗魯平

（潞安礦業(yè)集團(tuán)潞安集團(tuán) 新良友煤業(yè)公司，山西 臨汾 041206）

通對(duì)大采高首采工作面進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的礦壓顯現(xiàn)監(jiān)測(cè)，以及對(duì)觀(guān)測(cè)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，找出了其中的內(nèi)在規(guī)律性，從而為大采高綜采圍巖控制積累了經(jīng)驗(yàn)和為大采高綜采面安全、高效生產(chǎn)提供了技術(shù)保證。

大采高綜采；礦壓觀(guān)測(cè)；顯現(xiàn)規(guī)律

1 引言

大采高綜采在我國(guó)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展與完善，已取得了可喜的成績(jī)。借鑒已成功應(yīng)用大采高綜采礦井的實(shí)際情況，可知大采高綜采對(duì)提高工作面采出率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低工作面產(chǎn)塵濃度和提高工作面回采速度等都具有顯著地效果。然而隨著采高的加大，使得大采高工作面采場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)、大采高煤壁控制及上覆巖層運(yùn)動(dòng)都具有了新的特點(diǎn)。因此，在實(shí)際工程中對(duì)大采高綜采工作面進(jìn)行礦壓顯現(xiàn)規(guī)律觀(guān)測(cè)分析和總結(jié)，找出特定煤層地質(zhì)條件下的內(nèi)在規(guī)律，將有助于為大采高綜采的安全高效生產(chǎn)提供技術(shù)保證。

2 工程概況

51101工作面所在煤層為1-2煤，西翼盤(pán)區(qū)，工作面傾向長(zhǎng)240m，煤層傾角0～3°，煤層厚度6.08m，設(shè)計(jì)采高5.5m。井下位置及四鄰采掘情況：東為西翼盤(pán)區(qū)1-2煤輔運(yùn)、膠運(yùn)和回風(fēng)三條大巷，北為北風(fēng)井巷道，西面和南面均為未開(kāi)采區(qū)。51101工作面為首采工作面，其煤層頂?shù)装逄卣鳎绫?所示。

表1 煤層頂?shù)装逄卣?/p>

3 工作面礦壓觀(guān)測(cè)及結(jié)果分析

3.1 礦壓觀(guān)測(cè)方案設(shè)計(jì)

觀(guān)測(cè)方案布置的設(shè)計(jì)原則：51101工作面為首采大采高綜采面，其礦壓觀(guān)測(cè)設(shè)計(jì)原則是必須捕捉到采場(chǎng)頂板的初次來(lái)壓和4次周期來(lái)壓，掌握頂板來(lái)壓的宏觀(guān)規(guī)律，為支架適應(yīng)性評(píng)價(jià)、合理工作阻力確定等提供理論分析的實(shí)測(cè)基礎(chǔ)資料。

觀(guān)測(cè)時(shí)工作面長(zhǎng)度的中部設(shè)置1條測(cè)線(xiàn)，共3套支架，即70號(hào)、71號(hào)和72號(hào)支架；工作面下部布置1條測(cè)線(xiàn)，距機(jī)頭30m，觀(guān)測(cè)支架3架，即19號(hào)、20號(hào)和21號(hào)支架；工作面上部布置1條測(cè)線(xiàn)，距機(jī)尾30m，觀(guān)測(cè)支架3架，即121號(hào)、122號(hào)和123號(hào)支架。51101工作面礦壓觀(guān)測(cè)布置設(shè)計(jì)方案示意圖，見(jiàn)圖1。

圖1 51101首采工作面礦壓觀(guān)測(cè)布置方案設(shè)計(jì)示意圖

為了能準(zhǔn)確地捕捉到工作面的初次來(lái)壓和周期來(lái)壓，對(duì)于正常開(kāi)采時(shí)期（即初次來(lái)壓前、初壓與第一次周壓期間以及周壓與周壓之間）的采樣周期可以確定為1次/d，而對(duì)于所有的初次來(lái)壓期間和需要觀(guān)測(cè)的4次周期來(lái)壓期間，其采樣周期可以確定為30m i n/次，維持時(shí)間應(yīng)為來(lái)壓開(kāi)始直至來(lái)壓結(jié)束，一般為1d～2d。

3.2 礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究分析

3.2.1工作面初次來(lái)壓規(guī)律的觀(guān)測(cè)分析

工作面開(kāi)采過(guò)程中支架阻力一直處于不斷變化的狀態(tài)，表現(xiàn)特點(diǎn)是不論是每個(gè)單一支架的阻力大小，還是工作面長(zhǎng)度方向上最大壓力的分布范圍、位置以及數(shù)值增高與降低程度，都呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化。當(dāng)工作面推進(jìn)到41.74m，工作面聽(tīng)見(jiàn)頂板的“咔嚓”斷裂聲音，超過(guò)30M P a的支架數(shù)量達(dá)到自開(kāi)采以來(lái)的最大值，為25架，說(shuō)明頂板壓力普遍增大，應(yīng)為老頂（基本頂）巖層斷裂開(kāi)始，此時(shí)為工作面初次來(lái)壓顯現(xiàn)的開(kāi)始。由于工作面監(jiān)控系統(tǒng)的累加統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并未考慮切眼寬度，加上切眼寬度8.5m，則初次來(lái)壓步距的初始值為50.24m。初次來(lái)壓結(jié)束時(shí)，51101工作面推進(jìn)距離的平均值為49.94m，加上切眼寬度為57.44m。故此51101工作面初次來(lái)壓結(jié)束時(shí)的步距為57.44m，初次來(lái)壓持續(xù)時(shí)間為20h。綜合觀(guān)測(cè)分析結(jié)果，將初次來(lái)壓顯現(xiàn)的初始距離和結(jié)束距離進(jìn)行平均，則51101長(zhǎng)壁首采工作面初次來(lái)壓步距為53.84m。

據(jù)工作面支架超過(guò)30M P a的架數(shù)變化統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，繪制的時(shí)間與架數(shù)（>30M P a）變化曲線(xiàn)，見(jiàn)圖2。

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圖2 工作面載荷超過(guò)30MP a的支架數(shù)量變化曲線(xiàn)

3.2.2工作面周期來(lái)壓規(guī)律的觀(guān)測(cè)分析

對(duì)初次來(lái)壓后的工作面液壓支架支護(hù)阻力和工作面礦壓顯現(xiàn)進(jìn)行觀(guān)測(cè)，整理了5次周期來(lái)壓時(shí)工作面5條測(cè)線(xiàn)的支架載荷觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，周期來(lái)壓時(shí)觀(guān)測(cè)時(shí)間為30m i n～60m i n。按照工作面5條測(cè)線(xiàn)數(shù)據(jù)整理的結(jié)果，給出工作面5次周期來(lái)壓的基本情況，如表2所示。

由表可知，51101工作面的頂板周期來(lái)壓有如下特點(diǎn)：

表2 51101工作面周期來(lái)壓的統(tǒng)計(jì)分析表 /m

（1）工作面中部來(lái)壓比較均勻，來(lái)壓步距比較一致，而機(jī)頭、機(jī)尾測(cè)線(xiàn)特別是機(jī)尾測(cè)線(xiàn)由于受到出口的邊界影響，步距變化很大，并且來(lái)壓步距變小，即一般而言，兩個(gè)安全出口附近范圍的頂板受支撐壓力疊加的影響，來(lái)壓頻繁，但步距減小。機(jī)尾第V測(cè)線(xiàn)的來(lái)壓步距平均值僅為13.3m。

（2）工作面中部3條測(cè)線(xiàn)（I I、I I I、I V測(cè)線(xiàn)）的支架載荷變化能客觀(guān)地反映頂板周期來(lái)壓的動(dòng)態(tài)變化情況，此3條測(cè)線(xiàn)的周期來(lái)壓步距平均值為20.6m，5條測(cè)線(xiàn)的周期來(lái)壓步距總體平均值為19.32m。

據(jù)此分析，51101工作面的周期來(lái)壓步距應(yīng)為20.6m。

4 結(jié)語(yǔ)

由于工作面長(zhǎng)度大，頂板來(lái)壓顯現(xiàn)的位置和增載幅度表現(xiàn)為較大的隨機(jī)性，周期來(lái)壓期間全工作面支架載荷均較大。工作面長(zhǎng)度方向礦壓分布表現(xiàn)為：中部區(qū)域礦壓顯現(xiàn)最劇烈，支架載荷最大；距離中部較近的下部和上部區(qū)域礦壓顯現(xiàn)比較大,支架載荷比中部稍??；而機(jī)頭和機(jī)尾區(qū)域,礦壓顯現(xiàn)最緩和,支架載荷最低。因此，今后還應(yīng)繼續(xù)研究工作面中部的礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)度特征，為合理確定支架阻力和支架架型提供依據(jù)。

[1]侯凱.大采高綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2009，36(4)：60-62.

[2]李建軍.大采高綜采工作面礦壓觀(guān)測(cè)與頂板管理[J].華北科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，1(2)：10-12.

[3]弓培林，靳鐘銘.大采高采場(chǎng)覆巖結(jié)構(gòu)特征及運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2004，29(1)：7-11.

[4]郭保華，涂 敏.淺談我國(guó)大采高綜采技術(shù)[J].中國(guó)礦業(yè)，2003，12(10)：40-42.

Field Study on Strata Behavior of Large M ining Height

LILu-ping

(Production Departmentof Xinliangyou Coal Co.,Lu'an Group,Linfen Shanxi041206)

By the long-term monitoring of strata behavior on the firstmining face with largemining height and the analysis on the observation data,the inner law was summarized for the future surrounding rock control and to provide the technological guarantee for the safe and efficient production.

large-mining-height fully mechanized mining;mine pressure observation;strata behavior law

TD 323

A

1672-5050（2011）10-0029-03

2011-04-12

栗魯平（1979—），男，山西沁縣人，大學(xué)本科，助理工程師，從事煤礦采掘技術(shù)管理方面的工作。

劉新光