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        酸刺溝煤礦淺埋深煤層工作面礦壓顯現(xiàn)特征分析

        2016-05-30 10:49:17田紀(jì)龍
        水能經(jīng)濟(jì) 2016年12期
        關(guān)鍵詞:工作面監(jiān)測(cè)

        【摘要】針對(duì)內(nèi)蒙古伊泰酸刺溝煤礦放頂煤開采工作面來(lái)壓大而導(dǎo)致支架嚴(yán)重?fù)p害的情況,在“短砌體梁”和“臺(tái)階巖梁”結(jié)構(gòu)模型理論的基礎(chǔ)上,通過安裝礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng),利用現(xiàn)場(chǎng)壓力監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析,得出一個(gè)周期來(lái)壓時(shí)間大約為3-4天,并可將來(lái)壓周期劃分為壓力緩和、壓力升高和大面積來(lái)壓三個(gè)階段。對(duì)淺埋深煤層工作面礦壓特征的掌握,可有效指導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)。

        【關(guān)鍵詞】淺埋深煤層;工作面;頂板來(lái)壓;監(jiān)測(cè);來(lái)壓規(guī)律

        淺埋深煤層具有埋深淺、基巖頂板薄、表土覆蓋層厚的顯著特點(diǎn)。我國(guó)賦存有大量埋深在150m以內(nèi)的淺部煤田,其中最典型的是神府、東勝煤田。與深埋煤層不同,部分礦區(qū)淺埋深煤層存在著明顯的初次來(lái)壓和周期來(lái)壓,頂板基巖波及整個(gè)覆巖,比深埋煤層來(lái)壓更為劇烈。本文根據(jù)黃慶享、錢鳴高、石平五在“淺埋煤層采場(chǎng)基本頂周期來(lái)壓的結(jié)構(gòu)分析”中建立的淺埋深煤層采場(chǎng)基本頂周期來(lái)壓的“短砌體梁”和“臺(tái)階巖梁”結(jié)構(gòu)模型理論,以內(nèi)蒙古伊泰集團(tuán)酸刺溝煤礦6上105-2回采工作面為工程背景,通過井下工作面礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng),運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、數(shù)據(jù)分析等方法,得出淺埋深煤層工作面礦壓顯現(xiàn)特征,為酸刺溝煤礦安全回采提供參考。

        1、工程地質(zhì)概況及問題提出

        酸刺溝煤礦6上105-2回采工作面埋深90-120m左右,煤層為單一穩(wěn)定可采煤層,煤層平均厚度11m左右,老頂為14m厚的中粒砂巖。工作面可采走向長(zhǎng)度1356m,工作面寬245m,采用綜采放頂煤走向長(zhǎng)壁采煤法,全部垮落法處理采空區(qū)頂板。

        雖然埋深淺,但實(shí)踐證明,工作面普遍出現(xiàn)臺(tái)階現(xiàn)象,支架壓毀,礦壓顯現(xiàn)劇烈,因而頂板控制具有特殊性。自2013年2月21日開始生產(chǎn),頂板管理問題一直困擾和嚴(yán)重影響正常生產(chǎn),出現(xiàn)工作面頂板破碎,支架大面積片幫漏頂,當(dāng)班壓死運(yùn)輸機(jī);支架安全閥開啟嚴(yán)重,部分支架立柱被壓無(wú)行程,頂梁立柱柱窩被壓裂等多次頂板事故。

        2、工作面來(lái)壓理論分析和監(jiān)測(cè)

        淺埋煤層老頂周期來(lái)壓期間可能存在兩種結(jié)構(gòu)形態(tài),即老頂“短砌體梁”結(jié)構(gòu)和“臺(tái)階巖梁”結(jié)構(gòu),這兩種結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)滑落失穩(wěn),這是工作面周期來(lái)壓強(qiáng)烈和出現(xiàn)臺(tái)階下沉的根本原因。

        為更好觀測(cè)工作面周期來(lái)壓規(guī)律,煤礦2013年9月安裝了礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。工作面每隔5架均布安裝一臺(tái)記錄儀,記錄儀記錄支架的壓力,地面通過觀測(cè)系統(tǒng)即可觀察實(shí)時(shí)的礦壓情況,并通過系統(tǒng)記錄,運(yùn)用處理軟件得出礦壓顯現(xiàn)情況。從10月1日到10月14日,觀測(cè)結(jié)果如圖1和2。

        圖1所示周期來(lái)壓期間支架安全閥開啟率較高,共監(jiān)測(cè)到7次來(lái)壓,來(lái)壓步距分別為26.4m、10.9m、12.8m、12.4m、17.2m、16.2、15.4m。

        圖2所示非周期來(lái)壓期間支架工作阻力一般在10000KN以下,周期來(lái)壓期間支架工作阻力達(dá)到17000KN,共監(jiān)測(cè)到8次來(lái)壓,步距分別為32.4m、10.9m、12.8m、7.6m、17.2m、15.4m、10.2、16.5m。

        從圖1和圖2不難看出,大周期來(lái)壓步距大約29.4m,小周期來(lái)壓步距大約14.0m。

        3、結(jié)論

        結(jié)合井下儀器的分析結(jié)果以及現(xiàn)場(chǎng)考察,對(duì)工作面的來(lái)壓規(guī)律進(jìn)行了總結(jié),工作面來(lái)壓規(guī)律如圖3所示。一個(gè)周期來(lái)壓的周期約為3-4天,可化分為三個(gè)階段:

        (1)壓力緩和階段:上一個(gè)周期來(lái)壓工作面大面積來(lái)壓后,工作面頂板處于壓力緩和階段,此階段約持續(xù)1-2天,推進(jìn)距離15-20m。

        (2)壓力升高階段:隨著工作面推進(jìn)距離的增加,此階段工作面頂板壓力逐漸增大,頂板局部來(lái)壓,此階段持續(xù)約1天,推進(jìn)距離5-10m左右。

        (3)大面積來(lái)壓階段:頂板壓力增加到一定程度后,誘發(fā)工作面大面積來(lái)壓,頂板壓力普遍較大,來(lái)壓影響距離5-10m左右,高壓力持續(xù)一段時(shí)間后,進(jìn)入下一個(gè)周期的壓力緩和階段。

        參考文獻(xiàn):

        [1]錢鳴高,石平五,許家林.礦山壓力與巖層控制[M],中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2010.

        [2]周詩(shī)建,周華龍.礦山壓力觀測(cè)與控制[M],重慶大學(xué)出版社,2010.

        [3]錢鳴高,繆協(xié)興,許家林.巖層控制的關(guān)鍵層理論[M],中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2003.

        作者簡(jiǎn)介:田紀(jì)龍,男,1988-,漢族,籍貫江蘇連云港,本科,助理工程師,主要從事煤礦項(xiàng)目管理工作。

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