盧凱 李金鋒
摘 要:文章分析和探討了葛店煤礦的炮采放頂煤工作面礦壓情況,了解礦壓強(qiáng)度、應(yīng)力集中系數(shù)、巷道的變形及顯現(xiàn)程度等特點(diǎn),并掌握影響工作面回采程度的因素,變化范圍以及峰值。通過優(yōu)化目前的支護(hù)參數(shù)及效果,在改善參數(shù)條件及效果以后,為制定后續(xù)工作面等方面打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:炮采工作面;支撐壓力;支護(hù)設(shè)計(jì)
1 描述工作面情況
22031是一個(gè)長(zhǎng)度為100m,440m傾向長(zhǎng),煤層為6.5-1.6m厚度,平均厚度為4.2m的工作面。煤層傾角的平均值為15°。該礦的直接頂主要由細(xì)粒砂巖和中粒砂巖構(gòu)成,伴有小部分的泥巖,整個(gè)層面碳質(zhì)和云母巖豐富。老頂主要是中粒砂巖。頂板為穩(wěn)定型,有很好的地質(zhì)條件。由泥巖和碳質(zhì)泥巖所構(gòu)成的直接地板,呈灰黑色,可見到斑點(diǎn)狀的云母和黃鐵。底板的巖性松軟,地質(zhì)條件較差。
2 觀測(cè)礦壓的方案
設(shè)置三個(gè)位于工作面斜方向上的觀測(cè)站。在采煤工作面的正上方設(shè)置第一個(gè)測(cè)站,這個(gè)測(cè)站應(yīng)和回風(fēng)順槽保持15米的距離;在采煤工作面的中部設(shè)立第二個(gè)測(cè)站;在采煤工作面的下部設(shè)置第三個(gè)測(cè)站,與回風(fēng)順槽保持15米的距離。放置3條測(cè)線于每個(gè)觀測(cè)站,用于實(shí)際測(cè)量支柱載荷量和頂?shù)装宓囊苿?dòng)距離。利用進(jìn)風(fēng)順槽和回風(fēng)順槽測(cè)量巷道表面移動(dòng)距離。以工作面為中心向外平均5米設(shè)置一個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn)。每個(gè)巷道應(yīng)該包括8個(gè)測(cè)量點(diǎn)。
3 礦壓顯現(xiàn)特征分析
3.1 對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析
頂板來(lái)壓包括基本頂周期來(lái)壓、初次來(lái)壓、直接板初次垮落幾個(gè)內(nèi)容,來(lái)壓需要采取以下的方式進(jìn)行確定:
第一,選擇同一條件觀測(cè)值,將工作面推進(jìn)距離作為橫坐標(biāo),將觀測(cè)值作為縱坐標(biāo),以此為基礎(chǔ)繪制出兩者之間的曲線關(guān)系,進(jìn)行觀察,看是否存在規(guī)律性峰值,若存在規(guī)律性峰值,則可以初步判定有基本頂周期來(lái)壓或者初次來(lái)壓的情況。
第二,如果出現(xiàn)上述的情況,則需要根據(jù)礦壓觀測(cè)值計(jì)算出其方差與平均值,根據(jù)數(shù)值的變化情況確定出來(lái)壓的步距以及基本頂來(lái)壓峰值。
第三,最后一步則是判斷來(lái)壓的實(shí)際強(qiáng)度,這需要使用動(dòng)壓系數(shù)來(lái)判斷相關(guān)的數(shù)值與指標(biāo),計(jì)算出基本頂周期來(lái)壓工作阻力和非周期來(lái)壓工作阻力的比值。
本組工作面觀測(cè)結(jié)果顯示,礦壓異常數(shù)據(jù)情況詳見表1。
3.2 礦壓顯現(xiàn)特征分析
根據(jù)工作面的實(shí)際情況,以距煤礦3.4m與1.25m頂?shù)装逡平孔鳛榭v坐標(biāo),將推進(jìn)距離作為橫坐標(biāo),以此為基礎(chǔ)制作測(cè)站曲線,結(jié)果顯示,工作面中,上部測(cè)站、中部測(cè)站與下部測(cè)站初次來(lái)壓出現(xiàn)也較大的波動(dòng),其布距為9.2-31.4m,平均初次來(lái)壓步距為20.7m,下部測(cè)站較大,為31.4m,中部測(cè)站居中,為20.8m,上部測(cè)站較小,為10.2m,采場(chǎng)周期的來(lái)壓步距為6-11m,平均來(lái)壓步距為8.8m。
導(dǎo)致以上情況出現(xiàn)的根本原因是由于上部測(cè)站、中部測(cè)站與下部測(cè)站的煤層厚度不均勻,在煤層較厚的位置,來(lái)壓步距較小,煤層較薄的位置,來(lái)壓步距較大,三個(gè)測(cè)站平均支柱載荷為6.7MPa,初次來(lái)壓動(dòng)載系數(shù)是1.6,來(lái)壓平均值是11.3MPa,在不同的工作面位置,來(lái)壓動(dòng)載并無(wú)顯著的差異,但是上部測(cè)站、中部測(cè)站與下部測(cè)站動(dòng)載系數(shù)有著較大的波動(dòng),老頂周期來(lái)壓支柱載荷的平均測(cè)量值是5.4MPa,平均動(dòng)載系數(shù)是1.64,動(dòng)載系數(shù)波動(dòng)情況嚴(yán)重。
測(cè)量結(jié)果顯示,工作面支柱平均荷載數(shù)值是47.28kN,最大載荷是172.6kN,工作阻力與初撐力大致相同,但是,本工作面支柱上方為媒體,質(zhì)地較軟,在壓力的影響下會(huì)出現(xiàn)壓裂松軟的情況,支撐力傳遞情況不理想,支柱載荷較小。
3.3 超前壓力規(guī)律分析
超前壓力規(guī)律表現(xiàn)出如下的特征:
第一,在回采工作面前方的0-2m內(nèi),屬于支承壓力降壓位置,這是由于煤壁受壓導(dǎo)致,在這一范圍中,煤壁出現(xiàn)了塑料性變形的情況,支護(hù)十分的困難。
第二,在回采工作面前方2-8m位置,屬于支承壓力升高位置,在這一范圍中,支承壓力較大,巷道頂?shù)装逡苿?dòng)速度也較快。
第三,在回采工作面前方8-10m位置,屬于支承壓力峰位置,在這一范圍中,支承壓力迅速的升高,在最高時(shí)會(huì)達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)的2.2倍,與此同時(shí),雙側(cè)巷道頂?shù)装逡平俣纫苍絹?lái)越快。
第四,在回采工作面前方的10-47m位置,屬于支承壓力下降位置,在這一范圍中,支承壓力在急劇下降之后變?yōu)榫徛陆?,其移近速度也呈現(xiàn)出一種趨勢(shì)性的變化,在處理數(shù)據(jù)時(shí),結(jié)果顯示支承壓力呈現(xiàn)出波浪狀的變化趨勢(shì),其根本原因是由于上覆巖層鍛煉所導(dǎo)致。
4 結(jié)束語(yǔ)
通過優(yōu)化工作面目前的支護(hù)參數(shù)及效果,在改善參數(shù)條件及效果以后,能夠?yàn)橹贫ê罄m(xù)工作面等方面打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]呂超杰,梁文立,魯曉杰,陳學(xué)海,王志浩.懸移液壓支架在“三軟”煤層工作面的應(yīng)用[J].科技信息,2009(29).
[2]于海軍,梁冰,李剛.“三軟”厚煤層綜放工作面礦壓規(guī)律及支架適應(yīng)性分析[J].湘潭師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008(03).
[3]索永錄.Characteristics of ground behavior of fully mechanized caving faces in hard thick seams[J]. Journal of Coal Science & Engineering(China),2003(02).
[4]Song Xuanming,Qian Minggao ctc.Study on increasing coal-drawing rate by fissure''s coupling technique in fully mechanized and sublevel caving. Proceeding of the international mining tech.97 symposium,1997.endprint
摘 要:文章分析和探討了葛店煤礦的炮采放頂煤工作面礦壓情況,了解礦壓強(qiáng)度、應(yīng)力集中系數(shù)、巷道的變形及顯現(xiàn)程度等特點(diǎn),并掌握影響工作面回采程度的因素,變化范圍以及峰值。通過優(yōu)化目前的支護(hù)參數(shù)及效果,在改善參數(shù)條件及效果以后,為制定后續(xù)工作面等方面打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:炮采工作面;支撐壓力;支護(hù)設(shè)計(jì)
1 描述工作面情況
22031是一個(gè)長(zhǎng)度為100m,440m傾向長(zhǎng),煤層為6.5-1.6m厚度,平均厚度為4.2m的工作面。煤層傾角的平均值為15°。該礦的直接頂主要由細(xì)粒砂巖和中粒砂巖構(gòu)成,伴有小部分的泥巖,整個(gè)層面碳質(zhì)和云母巖豐富。老頂主要是中粒砂巖。頂板為穩(wěn)定型,有很好的地質(zhì)條件。由泥巖和碳質(zhì)泥巖所構(gòu)成的直接地板,呈灰黑色,可見到斑點(diǎn)狀的云母和黃鐵。底板的巖性松軟,地質(zhì)條件較差。
2 觀測(cè)礦壓的方案
設(shè)置三個(gè)位于工作面斜方向上的觀測(cè)站。在采煤工作面的正上方設(shè)置第一個(gè)測(cè)站,這個(gè)測(cè)站應(yīng)和回風(fēng)順槽保持15米的距離;在采煤工作面的中部設(shè)立第二個(gè)測(cè)站;在采煤工作面的下部設(shè)置第三個(gè)測(cè)站,與回風(fēng)順槽保持15米的距離。放置3條測(cè)線于每個(gè)觀測(cè)站,用于實(shí)際測(cè)量支柱載荷量和頂?shù)装宓囊苿?dòng)距離。利用進(jìn)風(fēng)順槽和回風(fēng)順槽測(cè)量巷道表面移動(dòng)距離。以工作面為中心向外平均5米設(shè)置一個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn)。每個(gè)巷道應(yīng)該包括8個(gè)測(cè)量點(diǎn)。
3 礦壓顯現(xiàn)特征分析
3.1 對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析
頂板來(lái)壓包括基本頂周期來(lái)壓、初次來(lái)壓、直接板初次垮落幾個(gè)內(nèi)容,來(lái)壓需要采取以下的方式進(jìn)行確定:
第一,選擇同一條件觀測(cè)值,將工作面推進(jìn)距離作為橫坐標(biāo),將觀測(cè)值作為縱坐標(biāo),以此為基礎(chǔ)繪制出兩者之間的曲線關(guān)系,進(jìn)行觀察,看是否存在規(guī)律性峰值,若存在規(guī)律性峰值,則可以初步判定有基本頂周期來(lái)壓或者初次來(lái)壓的情況。
第二,如果出現(xiàn)上述的情況,則需要根據(jù)礦壓觀測(cè)值計(jì)算出其方差與平均值,根據(jù)數(shù)值的變化情況確定出來(lái)壓的步距以及基本頂來(lái)壓峰值。
第三,最后一步則是判斷來(lái)壓的實(shí)際強(qiáng)度,這需要使用動(dòng)壓系數(shù)來(lái)判斷相關(guān)的數(shù)值與指標(biāo),計(jì)算出基本頂周期來(lái)壓工作阻力和非周期來(lái)壓工作阻力的比值。
本組工作面觀測(cè)結(jié)果顯示,礦壓異常數(shù)據(jù)情況詳見表1。
3.2 礦壓顯現(xiàn)特征分析
根據(jù)工作面的實(shí)際情況,以距煤礦3.4m與1.25m頂?shù)装逡平孔鳛榭v坐標(biāo),將推進(jìn)距離作為橫坐標(biāo),以此為基礎(chǔ)制作測(cè)站曲線,結(jié)果顯示,工作面中,上部測(cè)站、中部測(cè)站與下部測(cè)站初次來(lái)壓出現(xiàn)也較大的波動(dòng),其布距為9.2-31.4m,平均初次來(lái)壓步距為20.7m,下部測(cè)站較大,為31.4m,中部測(cè)站居中,為20.8m,上部測(cè)站較小,為10.2m,采場(chǎng)周期的來(lái)壓步距為6-11m,平均來(lái)壓步距為8.8m。
導(dǎo)致以上情況出現(xiàn)的根本原因是由于上部測(cè)站、中部測(cè)站與下部測(cè)站的煤層厚度不均勻,在煤層較厚的位置,來(lái)壓步距較小,煤層較薄的位置,來(lái)壓步距較大,三個(gè)測(cè)站平均支柱載荷為6.7MPa,初次來(lái)壓動(dòng)載系數(shù)是1.6,來(lái)壓平均值是11.3MPa,在不同的工作面位置,來(lái)壓動(dòng)載并無(wú)顯著的差異,但是上部測(cè)站、中部測(cè)站與下部測(cè)站動(dòng)載系數(shù)有著較大的波動(dòng),老頂周期來(lái)壓支柱載荷的平均測(cè)量值是5.4MPa,平均動(dòng)載系數(shù)是1.64,動(dòng)載系數(shù)波動(dòng)情況嚴(yán)重。
測(cè)量結(jié)果顯示,工作面支柱平均荷載數(shù)值是47.28kN,最大載荷是172.6kN,工作阻力與初撐力大致相同,但是,本工作面支柱上方為媒體,質(zhì)地較軟,在壓力的影響下會(huì)出現(xiàn)壓裂松軟的情況,支撐力傳遞情況不理想,支柱載荷較小。
3.3 超前壓力規(guī)律分析
超前壓力規(guī)律表現(xiàn)出如下的特征:
第一,在回采工作面前方的0-2m內(nèi),屬于支承壓力降壓位置,這是由于煤壁受壓導(dǎo)致,在這一范圍中,煤壁出現(xiàn)了塑料性變形的情況,支護(hù)十分的困難。
第二,在回采工作面前方2-8m位置,屬于支承壓力升高位置,在這一范圍中,支承壓力較大,巷道頂?shù)装逡苿?dòng)速度也較快。
第三,在回采工作面前方8-10m位置,屬于支承壓力峰位置,在這一范圍中,支承壓力迅速的升高,在最高時(shí)會(huì)達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)的2.2倍,與此同時(shí),雙側(cè)巷道頂?shù)装逡平俣纫苍絹?lái)越快。
第四,在回采工作面前方的10-47m位置,屬于支承壓力下降位置,在這一范圍中,支承壓力在急劇下降之后變?yōu)榫徛陆担湟平俣纫渤尸F(xiàn)出一種趨勢(shì)性的變化,在處理數(shù)據(jù)時(shí),結(jié)果顯示支承壓力呈現(xiàn)出波浪狀的變化趨勢(shì),其根本原因是由于上覆巖層鍛煉所導(dǎo)致。
4 結(jié)束語(yǔ)
通過優(yōu)化工作面目前的支護(hù)參數(shù)及效果,在改善參數(shù)條件及效果以后,能夠?yàn)橹贫ê罄m(xù)工作面等方面打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]呂超杰,梁文立,魯曉杰,陳學(xué)海,王志浩.懸移液壓支架在“三軟”煤層工作面的應(yīng)用[J].科技信息,2009(29).
[2]于海軍,梁冰,李剛.“三軟”厚煤層綜放工作面礦壓規(guī)律及支架適應(yīng)性分析[J].湘潭師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008(03).
[3]索永錄.Characteristics of ground behavior of fully mechanized caving faces in hard thick seams[J]. Journal of Coal Science & Engineering(China),2003(02).
[4]Song Xuanming,Qian Minggao ctc.Study on increasing coal-drawing rate by fissure''s coupling technique in fully mechanized and sublevel caving. Proceeding of the international mining tech.97 symposium,1997.endprint
摘 要:文章分析和探討了葛店煤礦的炮采放頂煤工作面礦壓情況,了解礦壓強(qiáng)度、應(yīng)力集中系數(shù)、巷道的變形及顯現(xiàn)程度等特點(diǎn),并掌握影響工作面回采程度的因素,變化范圍以及峰值。通過優(yōu)化目前的支護(hù)參數(shù)及效果,在改善參數(shù)條件及效果以后,為制定后續(xù)工作面等方面打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:炮采工作面;支撐壓力;支護(hù)設(shè)計(jì)
1 描述工作面情況
22031是一個(gè)長(zhǎng)度為100m,440m傾向長(zhǎng),煤層為6.5-1.6m厚度,平均厚度為4.2m的工作面。煤層傾角的平均值為15°。該礦的直接頂主要由細(xì)粒砂巖和中粒砂巖構(gòu)成,伴有小部分的泥巖,整個(gè)層面碳質(zhì)和云母巖豐富。老頂主要是中粒砂巖。頂板為穩(wěn)定型,有很好的地質(zhì)條件。由泥巖和碳質(zhì)泥巖所構(gòu)成的直接地板,呈灰黑色,可見到斑點(diǎn)狀的云母和黃鐵。底板的巖性松軟,地質(zhì)條件較差。
2 觀測(cè)礦壓的方案
設(shè)置三個(gè)位于工作面斜方向上的觀測(cè)站。在采煤工作面的正上方設(shè)置第一個(gè)測(cè)站,這個(gè)測(cè)站應(yīng)和回風(fēng)順槽保持15米的距離;在采煤工作面的中部設(shè)立第二個(gè)測(cè)站;在采煤工作面的下部設(shè)置第三個(gè)測(cè)站,與回風(fēng)順槽保持15米的距離。放置3條測(cè)線于每個(gè)觀測(cè)站,用于實(shí)際測(cè)量支柱載荷量和頂?shù)装宓囊苿?dòng)距離。利用進(jìn)風(fēng)順槽和回風(fēng)順槽測(cè)量巷道表面移動(dòng)距離。以工作面為中心向外平均5米設(shè)置一個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn)。每個(gè)巷道應(yīng)該包括8個(gè)測(cè)量點(diǎn)。
3 礦壓顯現(xiàn)特征分析
3.1 對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析
頂板來(lái)壓包括基本頂周期來(lái)壓、初次來(lái)壓、直接板初次垮落幾個(gè)內(nèi)容,來(lái)壓需要采取以下的方式進(jìn)行確定:
第一,選擇同一條件觀測(cè)值,將工作面推進(jìn)距離作為橫坐標(biāo),將觀測(cè)值作為縱坐標(biāo),以此為基礎(chǔ)繪制出兩者之間的曲線關(guān)系,進(jìn)行觀察,看是否存在規(guī)律性峰值,若存在規(guī)律性峰值,則可以初步判定有基本頂周期來(lái)壓或者初次來(lái)壓的情況。
第二,如果出現(xiàn)上述的情況,則需要根據(jù)礦壓觀測(cè)值計(jì)算出其方差與平均值,根據(jù)數(shù)值的變化情況確定出來(lái)壓的步距以及基本頂來(lái)壓峰值。
第三,最后一步則是判斷來(lái)壓的實(shí)際強(qiáng)度,這需要使用動(dòng)壓系數(shù)來(lái)判斷相關(guān)的數(shù)值與指標(biāo),計(jì)算出基本頂周期來(lái)壓工作阻力和非周期來(lái)壓工作阻力的比值。
本組工作面觀測(cè)結(jié)果顯示,礦壓異常數(shù)據(jù)情況詳見表1。
3.2 礦壓顯現(xiàn)特征分析
根據(jù)工作面的實(shí)際情況,以距煤礦3.4m與1.25m頂?shù)装逡平孔鳛榭v坐標(biāo),將推進(jìn)距離作為橫坐標(biāo),以此為基礎(chǔ)制作測(cè)站曲線,結(jié)果顯示,工作面中,上部測(cè)站、中部測(cè)站與下部測(cè)站初次來(lái)壓出現(xiàn)也較大的波動(dòng),其布距為9.2-31.4m,平均初次來(lái)壓步距為20.7m,下部測(cè)站較大,為31.4m,中部測(cè)站居中,為20.8m,上部測(cè)站較小,為10.2m,采場(chǎng)周期的來(lái)壓步距為6-11m,平均來(lái)壓步距為8.8m。
導(dǎo)致以上情況出現(xiàn)的根本原因是由于上部測(cè)站、中部測(cè)站與下部測(cè)站的煤層厚度不均勻,在煤層較厚的位置,來(lái)壓步距較小,煤層較薄的位置,來(lái)壓步距較大,三個(gè)測(cè)站平均支柱載荷為6.7MPa,初次來(lái)壓動(dòng)載系數(shù)是1.6,來(lái)壓平均值是11.3MPa,在不同的工作面位置,來(lái)壓動(dòng)載并無(wú)顯著的差異,但是上部測(cè)站、中部測(cè)站與下部測(cè)站動(dòng)載系數(shù)有著較大的波動(dòng),老頂周期來(lái)壓支柱載荷的平均測(cè)量值是5.4MPa,平均動(dòng)載系數(shù)是1.64,動(dòng)載系數(shù)波動(dòng)情況嚴(yán)重。
測(cè)量結(jié)果顯示,工作面支柱平均荷載數(shù)值是47.28kN,最大載荷是172.6kN,工作阻力與初撐力大致相同,但是,本工作面支柱上方為媒體,質(zhì)地較軟,在壓力的影響下會(huì)出現(xiàn)壓裂松軟的情況,支撐力傳遞情況不理想,支柱載荷較小。
3.3 超前壓力規(guī)律分析
超前壓力規(guī)律表現(xiàn)出如下的特征:
第一,在回采工作面前方的0-2m內(nèi),屬于支承壓力降壓位置,這是由于煤壁受壓導(dǎo)致,在這一范圍中,煤壁出現(xiàn)了塑料性變形的情況,支護(hù)十分的困難。
第二,在回采工作面前方2-8m位置,屬于支承壓力升高位置,在這一范圍中,支承壓力較大,巷道頂?shù)装逡苿?dòng)速度也較快。
第三,在回采工作面前方8-10m位置,屬于支承壓力峰位置,在這一范圍中,支承壓力迅速的升高,在最高時(shí)會(huì)達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)的2.2倍,與此同時(shí),雙側(cè)巷道頂?shù)装逡平俣纫苍絹?lái)越快。
第四,在回采工作面前方的10-47m位置,屬于支承壓力下降位置,在這一范圍中,支承壓力在急劇下降之后變?yōu)榫徛陆?,其移近速度也呈現(xiàn)出一種趨勢(shì)性的變化,在處理數(shù)據(jù)時(shí),結(jié)果顯示支承壓力呈現(xiàn)出波浪狀的變化趨勢(shì),其根本原因是由于上覆巖層鍛煉所導(dǎo)致。
4 結(jié)束語(yǔ)
通過優(yōu)化工作面目前的支護(hù)參數(shù)及效果,在改善參數(shù)條件及效果以后,能夠?yàn)橹贫ê罄m(xù)工作面等方面打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]呂超杰,梁文立,魯曉杰,陳學(xué)海,王志浩.懸移液壓支架在“三軟”煤層工作面的應(yīng)用[J].科技信息,2009(29).
[2]于海軍,梁冰,李剛.“三軟”厚煤層綜放工作面礦壓規(guī)律及支架適應(yīng)性分析[J].湘潭師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008(03).
[3]索永錄.Characteristics of ground behavior of fully mechanized caving faces in hard thick seams[J]. Journal of Coal Science & Engineering(China),2003(02).
[4]Song Xuanming,Qian Minggao ctc.Study on increasing coal-drawing rate by fissure''s coupling technique in fully mechanized and sublevel caving. Proceeding of the international mining tech.97 symposium,1997.endprint