陳伯喜+陳剛+丁行增

摘 要：為探索與研究輕放工作面在回采過(guò)程中圍巖受采動(dòng)影響礦壓及其顯現(xiàn)規(guī)律， 我們對(duì)23上05工作面礦壓進(jìn)行了連續(xù)實(shí)時(shí)跟蹤觀測(cè)記錄、采集、整理分析，總結(jié)出了礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，為今后回采做好礦壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、管理頂板、防范頂板事故發(fā)生都具有十分重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：輕放工作面；礦壓顯現(xiàn)；礦壓預(yù)測(cè)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.066

1 工作面地質(zhì)及開采技術(shù)條件

23上05輕放工作面是二采區(qū)東翼第三個(gè)工作面，軌道順槽為沿空送巷布置，其南面間隔3 m區(qū)段煤柱與23上03運(yùn)輸順槽相鄰，北側(cè)未回采。井下標(biāo)高-320～-387 m，3上煤層賦存穩(wěn)定，全區(qū)可采，煤層厚度2.4～4.75 m，平均3.8 m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，硬度系數(shù)為2～2.5，傾角10～24°，平均18°左右，直接頂、基本頂以細(xì)砂巖、中砂巖為主，厚度分別為9.8 m、21 m，工作面位于柴里向斜南翼，回采過(guò)程中有小型斷層穿過(guò)，其中較大的落差2.8 m，傾角約為70°。

工作面采用偽傾斜單一走向長(zhǎng)壁輕放后退式采煤法，采空區(qū)采用全部垮落法。采高2.2 m，采放比為1：0.73，回采巷道采用梯形11#礦用工字鋼支護(hù)，工作面采用輕型放頂煤支架，基本架數(shù)量為126架，型號(hào)ZFQ2000-16/24，過(guò)渡架型號(hào)為ZFQ2800-17/26，上下各一架。

2 礦壓觀測(cè)及顯現(xiàn)規(guī)律

2.1 觀測(cè)內(nèi)容

（1）支架前后柱阻力連續(xù)記錄觀測(cè)。采用KBJ-60Ⅲ-1型礦用數(shù)字綜采支架壓力計(jì)分別在工作面上、中、下部布置8個(gè)測(cè)點(diǎn)，上、中、下部各布置3、2、3個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別布置在126#、110#、95#、80#、60#、30#、17#、5#液壓支架上，其編號(hào)分別為1～8號(hào)，觀測(cè)方法為連續(xù)記錄隨回采推進(jìn)距離對(duì)應(yīng)工作面各點(diǎn)壓力，包括前后柱初撐力、末阻力，具體由礦壓組負(fù)責(zé)采集整理數(shù)據(jù)。

（2）巷道圍巖變形觀測(cè)。在軌道順槽布置5個(gè)斷面觀測(cè)點(diǎn)，其間隔為10 m，記錄頂?shù)?、兩幫隨工作面推進(jìn)各點(diǎn)變化量及影響范圍。

2.2 數(shù)據(jù)整理分析及礦壓顯現(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律

（1）工作面礦壓隨回采進(jìn)行而產(chǎn)生變化規(guī)律。

通過(guò)收集分析大量數(shù)據(jù)整理得出圖1，由此末阻力隨推進(jìn)關(guān)系的曲線圖統(tǒng)計(jì)分析得出五次周期來(lái)壓的步距，并結(jié)合來(lái)壓期間巷道變形嚴(yán)重、煤壁片幫、頂板掉渣、安全閥頻繁開啟、悶雷聲發(fā)生等現(xiàn)象確定為直接頂初次垮落步距平均值25.9米，老頂垮落后由于支撐及地質(zhì)條件的變化，以后各次周期性垮落步距各不相同，垮落步距差別較大，老頂初次來(lái)壓平均值48.82米，第一周期垮落步距平均值18.17米，其中5#支架因老頂初次來(lái)壓后前柱安全閥損壞，因此無(wú)法觀測(cè)周期來(lái)壓。

（2）隨回采進(jìn)行超前圍巖影響范圍及移動(dòng)距離。我們選擇了典型的一、三、五三個(gè)斷面作為研究對(duì)象，通過(guò)大量數(shù)據(jù)整理分析統(tǒng)計(jì)可知隨工作面推進(jìn)巷道頂?shù)?、兩幫最大下沉量逐漸增加，當(dāng)工作面推進(jìn)至一斷面時(shí)，老頂處于相對(duì)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)階段，頂板運(yùn)動(dòng)比較慢，因此頂?shù)?、兩幫變形量比較??；當(dāng)工作面推進(jìn)至三斷面時(shí)，此時(shí)正處于老頂初次來(lái)壓階段，老頂巖梁運(yùn)動(dòng)非常劇烈，頂?shù)鬃畲笙鲁亮?26 mm，兩幫最大移近量70 mm，工作面超前支承壓力對(duì)頂?shù)椎挠绊懨黠@小于對(duì)兩幫的影響范圍，這主要是由于頂?shù)装遄冃问艿匠爸ёo(hù)的約束，而巷道兩幫的移近量在水平方向上基本不受約束。而移近量方面，雖然有超前支柱的約束，但頂?shù)椎淖冃我廊幻黠@大于兩幫變形，這主要是因?yàn)橄锏朗艿酱怪敝С辛Φ挠绊?，而水平?yīng)力則小得多所至，而對(duì)于第五斷面由于受過(guò)斷層，導(dǎo)致兩幫松動(dòng)，又處在老頂?shù)谝恢芷趤?lái)壓的影響，頂?shù)鬃冃握?，兩幫移近量呈現(xiàn)異常。綜上所述取支承壓力對(duì)各斷面影響范圍平均值作為超前支護(hù)的合理范圍： （15.68+25.65+21.2）/5=20.8 m ，（15.68+25.65+30.8）/5=24.04 m。

3 主要研究結(jié)論

3.1 頂板運(yùn)動(dòng)規(guī)律

在23上05工作面煤巖賦存條件下，直接頂初次垮落步距為25m，老頂初次來(lái)壓步距范圍是46～51m，初次來(lái)壓平均值49m，周期來(lái)壓步距范圍是16～21m，周期來(lái)壓平均值18m。

3.2 巷道變形規(guī)律

根據(jù)三個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)分析，在工作面回采過(guò)程中超前支護(hù)影響范圍20.8m，而對(duì)兩幫的平均影響范圍24.04m，但支承壓力對(duì)頂?shù)滓平康挠绊懨黠@大于兩幫，在老頂初次來(lái)壓時(shí)，頂?shù)椎淖畲笙鲁亮繛?26mm，兩幫最大的移近量為70mm，綜合各種條件確定超前影響范圍為20m，超前采用雙排鉸接頂梁配合單體液壓支柱支護(hù)。

4 礦壓防治

進(jìn)一步加強(qiáng)礦壓防治工作具體如下：首先在回采設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免形成弧島工作面及支承壓力相對(duì)集中區(qū)域，避免對(duì)采等現(xiàn)象發(fā)生，從源頭上排查、杜絕隱患；其次是加強(qiáng)采場(chǎng)及超前支護(hù)安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化工作，嚴(yán)格按規(guī)程作業(yè)，過(guò)斷層及破碎帶時(shí)要編制措施，保證有足夠的初撐力，乳化泵壓力不底于31.5Mpa，管路、閥組完好不漏液、不串液，安全閥動(dòng)作靈敏可靠、向煤壁注水、嚴(yán)格管理控頂距等措施有效 管理頂板；第三加強(qiáng)日常礦壓觀測(cè)，及時(shí)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，堅(jiān)持防治結(jié)合的原則，達(dá)到標(biāo)本兼治目的，如應(yīng)力集中、礦壓顯現(xiàn)明顯應(yīng)采用鉆孔、爆破卸壓等措施進(jìn)行及時(shí)卸壓。

作者簡(jiǎn)介：陳伯喜（1975-），男，注冊(cè)安全工程師。endprint