于　鵬（肥城曹莊煤礦有限公司,山東　肥城　271608）

復(fù)雜弱結(jié)構(gòu)頂板綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究

于鵬
（肥城曹莊煤礦有限公司,山東肥城271608）

摘要：針對(duì)工作面地質(zhì)狀況，研究了礦壓顯現(xiàn)規(guī)律監(jiān)測(cè)方法，得出礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，較好地指導(dǎo)了生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：弱結(jié)構(gòu)頂板;綜采工作面;礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

1　工作面基本概況

我礦煤層埋藏深，區(qū)域內(nèi)斷裂結(jié)構(gòu)分布較多，造成了煤層賦存很不穩(wěn)定。煤層平均厚度2.98m，煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單；直接頂為細(xì)砂巖，；煤層傾角平均19°，采用單一走向長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化采煤工藝，一次采全高，全部垮落法管理頂板，工作面布置56架ZZ6200/17/38型支撐掩護(hù)式支架。

2　現(xiàn)場(chǎng)礦壓觀測(cè)的內(nèi)容

（1）工作面礦山壓力分布規(guī)律，初次來(lái)壓和周期來(lái)壓步距觀測(cè)及分析；

（2）工作面支架初撐力及工作阻力的觀測(cè)及分析；

3　礦山壓力分布規(guī)律

3.1支架壓力

實(shí)測(cè)方案為：在工作面5號(hào)、35號(hào)、50號(hào)支架前后支柱分別安設(shè)一臺(tái)YHY60礦用本安型壓力監(jiān)測(cè)儀，記錄工作面推進(jìn)過(guò)程中支架前后支柱的壓力變化情況，通過(guò)綜采數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)自動(dòng)繪制支架壓力參數(shù)變化曲線，測(cè)站布置如圖1。

圖1　礦壓觀測(cè)測(cè)站布置示意圖

3.2工作面支架工作阻力實(shí)測(cè)

實(shí)測(cè)工作面支架初撐力平均值為2774.5kN/架，大于平均值的占53%，初撐力平均值與額定初撐力（5232kN/架）的比值為53.03%；實(shí)測(cè)最大初撐力為5075kN/架，為額定初撐力的97%。

實(shí)測(cè)支架工作阻力平均值為3604kN/架，其中大于2774.5kN/架的占75.26%，實(shí)測(cè)平均工作阻力最大值（5366.5kN/架）與額定工作阻力（5818kN/架）比值為92.24%。實(shí)測(cè)最大工作阻力為5632.2kN/架，為額定工作阻力的96.81%。由此判斷所選ZZ6200/17/38型支撐掩護(hù)式支架在3505工作面條件下，能夠很好地支撐頂板，工作阻力有較大的富裕系數(shù)。

3.3工作面支架工作阻力隨推進(jìn)度變化規(guī)律

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：支架前立柱的壓力一般在25～35MΡа，后立柱的壓力一般在20～25MΡа，支架的前立柱阻力普遍大于后立柱阻力，支架前后立柱受力不均衡，前立柱阻力為后立柱的1.25～1.75倍。

3.4工作面支架工作阻力沿工作面方向分布規(guī)律

根據(jù)對(duì)5號(hào)、35號(hào)、50號(hào)支架三條測(cè)線上支架受力情況的實(shí)測(cè)，得出工作面沿傾斜方向應(yīng)力分布規(guī)律為：工作面兩端支架荷載小于中部支架荷載，上端支架荷載小于下端支架荷載。工作面來(lái)壓期間煤壁片幫主要集中在30-50號(hào)支架，表明工作面中部荷載較大，礦壓顯現(xiàn)比較明顯；下端壓力大于上端壓力是由于工作面煤體較軟、頂板較破碎、隨采隨垮造成的。工作面中部頂板受力最大，率先發(fā)生垮落，所以工作面中部支架維護(hù)是日常管理的重點(diǎn)。

3.5工作面礦山壓力分布規(guī)律

由觀測(cè)看出，工作面5號(hào)、35號(hào)、50號(hào)支架三條測(cè)線初次來(lái)壓步距分別為35.5m、31.1m、32.4m，平均為33.0m；周期來(lái)壓步距分別為5.8m、4.5m、4.8m，平均為5.0m。

根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)可知，頂板來(lái)壓時(shí)動(dòng)壓系數(shù)均在1.35以下。總體認(rèn)為，3505工作面周期來(lái)壓步距較小，礦壓顯現(xiàn)不劇烈。分析認(rèn)為，頂板來(lái)壓不明顯的原因有3個(gè)：一是支架的額定初撐力較高，支護(hù)質(zhì)量保持了較高水平；二是回采過(guò)程中，采空區(qū)及時(shí)被垮落的矸石填實(shí)，沒(méi)有形成大面積的懸頂，上覆巖層規(guī)則垮落帶中形成的砌體梁平衡結(jié)構(gòu)，距離采場(chǎng)較遠(yuǎn)；三是工作面煤體硬度系數(shù)較低，煤體受到壓力之后松軟變形，頂板壓力集中點(diǎn)向前方煤體轉(zhuǎn)移。

4　工作面超前支承壓力分布規(guī)律

4.1應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理

工作面超前支承壓力分布特征應(yīng)用應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量，系統(tǒng)由應(yīng)力傳感器和數(shù)據(jù)采集器組成，傳感器由液壓枕、不銹鋼油管及顯示器等組成。經(jīng)過(guò)變送器電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出，傳感器內(nèi)置變送器和數(shù)據(jù)接口，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸。

4.2工作面超前支承壓力實(shí)測(cè)

測(cè)站布置在3505切眼前方150m軌道順槽煤體內(nèi)，共設(shè)5個(gè)觀測(cè)孔。

由觀測(cè)數(shù)據(jù)看出:受工作面采動(dòng)影響，工作面前方15～20m范圍為超前微弱影響階段，15m范圍內(nèi)為超前強(qiáng)烈影響階段；應(yīng)力集中系數(shù)均值為1.9。根據(jù)對(duì)工作面兩順槽超前影響范圍的分析，并考慮1.5的安全系數(shù)，工作面前方30m順槽范圍內(nèi)應(yīng)進(jìn)行超前支護(hù)。

5　結(jié)語(yǔ)

（1）綜采面支架受力狀況普遍較好，但前支柱載荷多大于后支柱載荷，為保證前后支柱受力的均衡性，應(yīng)加快工作面推進(jìn)速度。

（2）來(lái)壓期間，煤壁有輕度片幫，工作面中下部尤為明顯，應(yīng)采取一些針對(duì)性措施，加強(qiáng)這些部位的頂板管理。

（3）來(lái)壓期間，支架動(dòng)壓系數(shù)均在1.35以下，礦壓顯現(xiàn)不劇烈。ZZ6200/17/38型支撐掩護(hù)式支架工作阻力在3505綜采面有較大的富裕系數(shù)，滿(mǎn)足工作面支護(hù)要求。

作者簡(jiǎn)介：于鵬（1977-），男，畢業(yè)于山東科技大學(xué)采礦專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)就職于肥城曹莊煤礦有限公司從事專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作。