摘 要：近年來，澄合礦區(qū)煤層開采深度逐漸增加，底板水害問題越發(fā)突出，帶壓開采無疑成為渭北深部井田開拓開采的普遍方法，而分析采煤工作面支承壓力可為其提供基本實(shí)測數(shù)據(jù)參數(shù)。文章依據(jù)王村煤礦斜井10號煤層某工作面開采實(shí)際情況，對王村煤礦斜井煤體支承壓力開展了現(xiàn)場實(shí)測，得出了采煤面煤體內(nèi)部支承壓力的分布規(guī)律，得到了煤體支承壓力峰值系數(shù)，為理論計算提供可靠參數(shù)保證。

關(guān)鍵詞：王村煤礦斜井；10號煤層；帶壓開采；支承壓力

1 礦井概況

王村煤礦斜井位于渭北石炭二疊紀(jì)煤田澄合礦區(qū)中南部，地處陜西省澄城縣東部，行政區(qū)劃隸屬于澄城縣莊頭鄉(xiāng)管轄。井口位置在澄城縣莊頭鄉(xiāng)李家河村境內(nèi)，西距澄城縣城8km，東距合陽縣城11.5km，距西韓鐵璐合陽東站6km。

隨著礦井開采強(qiáng)度增加，深度不斷延伸，10號煤層底部奧陶紀(jì)灰?guī)r高承壓水的危害日趨加劇，造成煤炭開采存在隱患，嚴(yán)重影響礦井正常安全生產(chǎn)，而10號煤層深部采動底板突水又是該礦區(qū)水害的主要形式，研究其采煤工作面煤體支承壓力可為其帶壓開采理論研究提供基本的數(shù)據(jù)參數(shù)。

2 振弦式混凝土應(yīng)力計工作原理

本次王村煤礦斜井10號煤層工作面支承壓力監(jiān)測設(shè)備采用XL-YSYLJ型振弦式巖石應(yīng)力計用于測量彈性巖體中應(yīng)力變化，應(yīng)力計包括可緊嵌入巖石鉆孔內(nèi)的高強(qiáng)度剛性探測環(huán)，探測環(huán)由于巖石應(yīng)力變化而產(chǎn)生變形，通過張拉在另一個直徑上的鋼弦測量出來，巖石應(yīng)力的變化引起張拉鋼弦的共振頻率的變化，兩者的關(guān)系通過每個應(yīng)力計的標(biāo)定數(shù)據(jù)得出。

3 煤體支承壓力監(jiān)測設(shè)計方案

本次方案中XL-YSB型振弦式巖石應(yīng)力計用于觀測某工作面的超前支承壓力和側(cè)向支承壓力分布特征，設(shè)計在某工作面回風(fēng)巷煤體中布置2個鉆孔監(jiān)測斷面，兩孔相距10m，深入煤體8m，這2個鉆孔位置分別于底板采動破壞深度監(jiān)測點(diǎn)相對應(yīng)。鉆孔及應(yīng)力計在工作面內(nèi)的布置參數(shù)如表1所示。

表1 第1-2號鉆孔應(yīng)力計法監(jiān)測鉆孔設(shè)計

4 煤體支承壓力監(jiān)測及鉆探設(shè)備

4.1 監(jiān)測設(shè)備

本次在王村煤礦斜井某工作面底板采動變形破壞監(jiān)測使用XL-DSY01讀數(shù)儀進(jìn)行觀測。

4.2 鉆探設(shè)備

為得到在工作面開采的過程中，煤層對底板的變形破壞的特征和支承壓力峰值系數(shù)，為第6章的煤層底板采動破壞深度提供數(shù)值依據(jù)。本次在煤體中埋設(shè)XL-YSYLJ型振弦式巖石應(yīng)力計用于測試，使用XL-DSY01讀數(shù)儀進(jìn)行觀測。

鉆探設(shè)備：使用MK-4型井下專用坑透鉆。

鉆具組合：采用內(nèi)絲鉆桿，φ75金剛石鉆頭，保持足夠的鉆壓的條件下加設(shè)防斜扶正器；取芯鉆具：采用φ75×1500mm的巖心管；沖洗液：采用全孔清水鉆進(jìn)。

5 煤體支承壓力監(jiān)測結(jié)果分析

在某工作面所測的數(shù)據(jù)所對應(yīng)繪制的變形曲線如圖1、2所示。

本實(shí)驗監(jiān)測結(jié)果分析如下：

（1）從整體來看，所測巖石應(yīng)力計的變形曲線與煤體支承壓力的原理基本吻合。

（2）從過程上分析如下：a.45.7-27.9m的階段：煤體處于原巖應(yīng)力區(qū)。這一過程中煤體的支承壓力基本保持不變。b.27.9-7.1m的階段：煤體處于彈性區(qū)。這一過程中煤體的支承壓力一直在增大，直到應(yīng)力峰值點(diǎn)。c.7.1-8.6m的階段：在此階段內(nèi)應(yīng)力到達(dá)了峰值。d.7.1-0.0m的階段：此階段煤體處于塑性區(qū)。這一過程中的支承壓力一直在減小。

（3）從第（2）中的分析得知：在7.1-8.6m的階段應(yīng)力達(dá)到了峰值，在45.7-27.9m的階段煤體處于原巖應(yīng)力區(qū)。代入相關(guān)的數(shù)值，由應(yīng)力峰值系數(shù)K=P3/P1得出K≈3.2。

圖1 1號巖石應(yīng)力計的變形曲線

圖2 2號巖石應(yīng)力計的變形曲線

6 結(jié)束語

本章對王村煤礦斜井10號煤層某工作面煤體支承壓力進(jìn)行了現(xiàn)場監(jiān)測，研究了煤體內(nèi)部應(yīng)力的分布規(guī)律、受力發(fā)生變形的過程，得到了應(yīng)力峰值系數(shù)K≈3.2，為帶壓開采理論計算提供實(shí)測依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：李昂（1981-），男，遼寧鞍山人，博士，從事巖土工程、礦山壓力及煤礦災(zāi)害治理等教學(xué)與研究工作。