李啟龍

(鄂爾多斯色連二礦)

根據(jù)色連二礦綜采工作面回采作業(yè)規(guī)程的要求，需掌握工作面頂板來(lái)壓規(guī)律，如老頂初次來(lái)壓和周期來(lái)壓步距，為工作面生產(chǎn)安全管理提供依據(jù);測(cè)定液壓支架有關(guān)工作參數(shù)，分析支架與圍巖的相互關(guān)系，評(píng)價(jià)支架對(duì)工作面頂板條件的適應(yīng)性，為以后工作面液壓支架的選型提供依據(jù)。為此，在初放和正常開采期間，必須進(jìn)行工作面礦壓測(cè)試，即對(duì)工作面液壓支架工作阻力及頂板來(lái)壓規(guī)律等礦壓顯現(xiàn)進(jìn)行綜合測(cè)試［1］。

1 12205工作面概況

(1)工作面位置。12205綜采工作面為色連2#礦井首采工作面，其東部有2-2中煤層回風(fēng)大巷、2-2中煤層輔助運(yùn)輸大巷、3-1煤層回風(fēng)大巷、3-1煤層輔助運(yùn)輸大巷等盤區(qū)大巷，主斜井及本工作面車場(chǎng)和回風(fēng)聯(lián)巷，北側(cè)正在施工12206工作面膠帶順槽等回采巷道，上下煤層均未有采動(dòng)。

(2)地質(zhì)概況。12205綜采工作面走向長(zhǎng)240 m，傾斜長(zhǎng)1738 m，面積417120 m2，平均煤厚2.2 m。該工作面為一單斜構(gòu)造，根據(jù)12205綜采工作面兩巷及切眼掘進(jìn)時(shí)收集的地質(zhì)資料顯示，工作面共揭露1條正斷層，落差1.0 m，預(yù)計(jì)對(duì)回采有一定影響;中部揭露一個(gè)變薄帶，影響回采長(zhǎng)度90 m左右。工作面頂板為細(xì)砂巖，底板為砂質(zhì)泥巖。

(3)采煤工藝。工作面采用單一傾斜長(zhǎng)壁、區(qū)內(nèi)后退式綜合機(jī)械化采煤方法，正?；夭善陂g工作面沿2-2煤層頂板回采，一次采全高。

(4)工作面支護(hù)設(shè)備。工作面頂板采用ZY12000/14/28D型電液控制掩護(hù)式支架支護(hù)，兩端頭頂板使用ZZT15000/15/29D型端頭支架和ZYG12000/14/28D型過(guò)渡支架支護(hù)。

2 礦壓觀測(cè)

2.1 觀測(cè)儀器

濟(jì)南科泰KJ345礦用液壓支架監(jiān)控系統(tǒng)由井下和井上兩大部分組成。井上監(jiān)測(cè)信息與報(bào)警網(wǎng)絡(luò)包括:數(shù)據(jù)接收單元、監(jiān)測(cè)服務(wù)器、礦井辦公局域網(wǎng)和客戶端、GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)單元和圖文短信手機(jī)用戶群;井下監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)井下的監(jiān)測(cè)主站接入礦井工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)或電話通訊電纜，將數(shù)據(jù)傳送到井上。當(dāng)使用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，選用主站的RJ45接口，并將主站設(shè)置成NPORT(以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器)模式;當(dāng)選用電話通訊線路時(shí)，將主站配置成RDS(基帶差分傳輸)通訊模式，在斷電情況下仍能保持2 h的正常監(jiān)測(cè)［2］。

2.2 觀測(cè)點(diǎn)布置和觀測(cè)方法

在整個(gè)工作面布置15條測(cè)線，共裝30個(gè)壓力分機(jī)，依次分別為 1#、4#、8#、12#、24#、28#、32#、36#、40#、44#、48#、52#、56#、60#、64#、68#、72#、76#、80#、84#、88#、92#、104#、108#、112#、116#、120#、124#、128#、132#、136#、140#支架。工作面推進(jìn)過(guò)程中，支架工作阻力值連續(xù)自動(dòng)記錄在監(jiān)控主機(jī)中，其中前后柱壓力每5 min記錄一次數(shù)據(jù)。

在工作面輔運(yùn)順槽內(nèi)，距離工作面煤壁12 m(工作面推進(jìn)34.5 m+切眼8 m)布置巷道圍巖變形觀測(cè)測(cè)點(diǎn)。在每一觀測(cè)區(qū)內(nèi)每隔約4.5 m布置一對(duì)十字測(cè)點(diǎn)，共36個(gè)測(cè)點(diǎn)7個(gè)測(cè)區(qū)，觀測(cè)距離240 m。分兩期觀測(cè)，前96 m為第一觀測(cè)期，3個(gè)測(cè)區(qū)一共16個(gè)測(cè)點(diǎn);后144 m為第二觀測(cè)期，4個(gè)測(cè)區(qū)一共20 個(gè)測(cè)點(diǎn)［3］。

從2015年3月4—31日，對(duì)工作面回風(fēng)順槽兩幫及頂?shù)装宓V壓觀測(cè)工作面回風(fēng)順槽退尺為275 m。

3 觀測(cè)結(jié)果

3.1 初次來(lái)壓

根據(jù)礦用KJ345液壓支架監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)壓力數(shù)據(jù)，初次來(lái)壓觀測(cè)結(jié)果如下:

(1)56#、60#測(cè)線。由工作面 56#和 60#測(cè)線壓力自動(dòng)監(jiān)控主機(jī)數(shù)據(jù)反映，3月1日6時(shí)—3月2日3時(shí)支架出現(xiàn)較高工作阻力，且支架移架后呈現(xiàn)快速一次或多次增阻現(xiàn)象，最大支架阻力一度超過(guò)45 MPa，來(lái)壓持續(xù)時(shí)間21 h，此時(shí)，主運(yùn)側(cè)工作面退尺分別是13.6，18.4 m，即來(lái)壓影響距離4.8 m。

(2)48#～52#測(cè)線。由工作面48#～52#測(cè)線壓力自動(dòng)監(jiān)控主機(jī)數(shù)據(jù)反映，3月1日4時(shí)—3月2日2時(shí)出現(xiàn)支架較高工作阻力，支架呈現(xiàn)一次或多次增阻現(xiàn)象，最大支架阻力超過(guò)45 MPa，來(lái)壓持續(xù)時(shí)間22 h，來(lái)壓影響距離4.8 m。

(3)40#～44#、32#～36#測(cè)線。由工作面 40#～44#、32#～36#測(cè)線壓力自動(dòng)監(jiān)控主機(jī)數(shù)據(jù)反映，3月1日7時(shí)—3月2日2時(shí)出現(xiàn)支架較高工作阻力，支架呈現(xiàn)一次或多次增阻現(xiàn)象，最大支架阻力超過(guò)45 MPa，來(lái)壓持續(xù)時(shí)間19 h，來(lái)壓影響距離4.8 m。

3.2 支架工作阻力分析

(1)工作面中部及中上部初次來(lái)壓步距為21.6～26.4 m(加切眼8 m)，初次來(lái)壓平均步距為24 m，來(lái)壓持續(xù)距離4.8 m，隨支架工作阻力增加，煤壁出現(xiàn)異響并發(fā)生局部小范圍片幫。采空區(qū)頂板冒落，能發(fā)現(xiàn)白色砂巖大塊矸石。

(2)從現(xiàn)場(chǎng)看，工作面中上部個(gè)別位置煤壁有輕微片幫、冒頂，通過(guò)支架壓力曲線可看出，支架初撐力普遍較低，建議提高支架初撐力，及時(shí)打開護(hù)幫板，對(duì)來(lái)壓期間的頂板管理及防止煤壁片幫有一定的控制作用。

(3)工作面在初次來(lái)壓時(shí)，未出現(xiàn)頂板異常出水現(xiàn)象，頂板也無(wú)淋水現(xiàn)象發(fā)生。

3.3 工作面周期來(lái)壓

工作面中部共經(jīng)歷25次明顯來(lái)壓，平均步距為10.2 m;工作面中上部共經(jīng)歷24次明顯來(lái)壓，平均步距為10.5 m;工作面中下部共經(jīng)歷24次明顯來(lái)壓，平均來(lái)壓步距10.7 m;工作面整面平均周期來(lái)壓步距為10.5 m?？傮w而言，采場(chǎng)中部范圍來(lái)壓步距較小，上下端頭側(cè)來(lái)壓步距較大。初次來(lái)壓較周期來(lái)壓步距大，正常開采階段，直接頂基本隨采而冒，無(wú)懸頂［4］。

3.4 支架循環(huán)末阻力

按照作業(yè)規(guī)程規(guī)定，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)定的支架阻力報(bào)警值為45 MPa，經(jīng)過(guò)換算液壓支架末阻力報(bào)警值約11320 kN。12205工作面末阻力統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表 1［5］。

表1 支架循環(huán)末工作阻力及利用率

由表1可知:工作面支架循環(huán)末阻力為7480.8～8162.4 kN，平均7805.6 kN，占額定工作阻力的65.05%，能夠滿足初次來(lái)壓和周期來(lái)壓及正常開采時(shí)期采場(chǎng)的頂板控制要求。

4 結(jié)論

(1)通過(guò)實(shí)測(cè)分析支架阻力與推進(jìn)步距的關(guān)系，結(jié)合支架工作阻力-時(shí)間的變化曲線，推斷頂板(老頂)來(lái)壓步距:工作面中部及中上部初次來(lái)壓步距為21.6～26.4 m(加切眼8 m)，初次來(lái)壓平均步距為24 m，來(lái)壓持續(xù)距離4.8 m，隨支架工作阻力增加，煤壁出現(xiàn)異響并發(fā)生局部小范圍片幫。

(2)工作面中部共經(jīng)歷25次明顯來(lái)壓，平均步距為10.2 m;工作面中上部共經(jīng)歷24次明顯來(lái)壓，平均步距為10.5 m;工作面中下部共經(jīng)歷24次明顯來(lái)壓，平均來(lái)壓步距10.7 m，整面平均周期來(lái)壓步距為10.5 m。

(3)工作面不同部位支架工作阻力，能夠滿足初次來(lái)壓和周期來(lái)壓及正常開采時(shí)期采場(chǎng)的頂板控制要求。

［1］ 徐小荷，余 靜.巖石破碎學(xué)［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，1984.

［2］ 劉泉聲，許錫昌.溫度作用下脆性巖石的損傷分析［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2000(4):408-411.

［3］ 孫澤宏，孔德慧.監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在綜采工作面礦壓觀測(cè)中的應(yīng)用［J］.煤礦開采，2008(6):87-88.

［4］ 張亞楠.礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在綜采工作面中的研究應(yīng)用［J］.西部探礦工程，2014(3):101-103.

［5］ 陳慶新，彭樹兵，魏化明.綜采工作面礦壓監(jiān)測(cè)方法與應(yīng)用［J］.煤炭技術(shù)，2008(8):98-99.