摘 要：為了掌握魏墻煤礦1301工作面初采初放期間礦壓顯現(xiàn)特征，通過采用KJ508型礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及支架壓力表等礦壓監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)該工作面支架載荷進(jìn)行實(shí)測(cè)和分析，揭示了該工作面初采初放期間礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。結(jié)果表明：老頂初次來壓步距最小為43.65m，最大為57.85m，平均為50.75m。支架來壓期間平均循環(huán)末阻力為額定工作阻力的81.9%，表明來壓期間支架工作阻力仍存在較大的富余量。該觀測(cè)結(jié)果為魏墻煤礦后續(xù)工作面的安全回采提供基礎(chǔ)資料和設(shè)計(jì)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：首采面；初采期；礦壓規(guī)律

魏墻煤礦1301工作面是該礦的首采面，由于無可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)，因此，很有必要對(duì)該工作面初采初放期間的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行實(shí)測(cè)和分析，用以掌握該盤區(qū)覆巖破壞運(yùn)動(dòng)規(guī)律，指導(dǎo)支架合理工作阻力的設(shè)計(jì)和頂板管理，從而保證工作面的安全高效回采，并為后續(xù)工作面安全開采提供參考[1-2]。

1工作面條件概述

1.1地質(zhì)條件

1301工作面位于一盤區(qū)西翼開拓大巷南部，為礦井首采工作面，南至井田邊界，西部為未開采區(qū)，東至包茂高速引道保護(hù)煤柱邊界。該工作面煤層傾角平均小于5°。頂?shù)装鍘r性如表1所示。

1.2生產(chǎn)條件

該工作面開采3#煤層，最大厚度為3.32m，最小厚度為3.13m，平均厚度為3.2m，工作面走向長度為2114m，傾斜長度為300m。

工作面共布置176架支架，其中，中間架（ZY10000～20/38D）型為167架，過渡支架（ZYG10000～20/38D）型為2架，端頭支架（ZYT10000～20/38D）型為7架，機(jī)頭3架，機(jī)尾4架。其中，ZY10000～20/38D型兩柱支撐掩護(hù)式支架的主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。

在回采過程中采用及時(shí)支護(hù)，一般情況下移架滯后采煤機(jī)后滾筒3～5架，在頂板破碎的時(shí)候，可以采用帶壓拉架的方式，當(dāng)工作面頂板嚴(yán)重破碎的時(shí)候，必須割一架然后停機(jī)伸出伸縮梁或者拉架管理好頂板，然后開機(jī)割另一架。

2觀測(cè)方案和設(shè)備

工作面支架載荷的變化反映了頂板的活動(dòng)規(guī)律，在工作面推進(jìn)過程當(dāng)中，分別采用KJ508型礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及支架立柱上面的壓力表等礦壓監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行支架工作阻力的監(jiān)測(cè)，并將兩者的數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉驗(yàn)證，以保證礦壓數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[3]。其中，KJ508型礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安置了3臺(tái)主站共9個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)工作面上部（40#、41#、42#），中部（90#、91#、92#）以及下部（140#、141#、142#）支架，支架壓力表主要監(jiān)測(cè)43#、44#、45#、93#、94#、95#、143#、144#、145#等9個(gè)支架壓力數(shù)據(jù)，同時(shí)觀測(cè)每個(gè)測(cè)區(qū)處煤壁的片幫、端面冒落、安全閥開啟等宏觀礦壓顯現(xiàn)情況，從而掌握工作面不同部位以及整個(gè)工作面的礦壓顯現(xiàn)情況。1301工作面礦壓觀測(cè)測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

3礦壓觀測(cè)結(jié)果分析

3.1初次來壓觀測(cè)分析

由于在1301工作面初采初放期間，KJ508在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸采用無線傳輸，系統(tǒng)很不穩(wěn)定，故導(dǎo)致部分測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)有時(shí)無，很不完善，故本次礦壓觀測(cè)重點(diǎn)分析40#、41#、90#、91#、140#、141#等6架支架壓力數(shù)據(jù)。

圖2為工作面40#、41#、90#、91#、140#、141#支架工作阻力隨工作面推進(jìn)時(shí)間的變化曲線圖。分析圖2以及結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)宏觀礦壓顯現(xiàn)情況分析可知，工作面機(jī)頭部分（40#～45#）從12月10日頂板開始來壓，一直持續(xù)到12月13日來壓結(jié)束，工作面累計(jì)推進(jìn)43.65m，來壓持續(xù)長度為15m；中間部分（90#～95#）從12月10日頂板開始來壓，一直持續(xù)到12月17日來壓結(jié)束，工作面累計(jì)推進(jìn)57.85m，來壓持續(xù)長度為23m；機(jī)尾部分（140#～145#）從12月12日頂板開始來壓，一直持續(xù)到12月16日來壓結(jié)束，工作面累計(jì)推進(jìn)51.25m，來壓持續(xù)長度為18m。因此，可得出1301工作面老頂初次來壓步距最小為43.65m，最大為57.85m，平均為50.75m，來壓持續(xù)長度平均為18.6m。

3.2初次來壓關(guān)鍵層判別

采用中國礦業(yè)大學(xué)綠色開采與巖層移動(dòng)課題組許家林教授研發(fā)的KBS關(guān)鍵層判別軟件對(duì)1301工作面頂、底板巖性進(jìn)行判別，判別結(jié)果如下圖3所示。

由圖3紅色橢圓形圈定的判別結(jié)果可知，1301工作面老頂初次破斷距最小為46.2m，最大為53.89m，平均為50.05m，與現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果基本吻合。

3.3初次來壓動(dòng)載系數(shù)分析

動(dòng)載系數(shù)是指老頂來壓期間支架平均工作阻力與非來壓期間平均工作阻力的比值，是評(píng)價(jià)頂板來壓劇烈程度的重要指標(biāo)之一。工作面老頂初次來壓期間動(dòng)載系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。

由表3可知，老頂初次來壓動(dòng)載系數(shù)最小為1.10，最大為1.31，平均為1.20，老頂初次來壓期間動(dòng)載系數(shù)平均較小，表明該工作面老頂初次來壓顯現(xiàn)不明顯。

4支架適應(yīng)性分析

4.1支架初撐力分析

支架初撐力的大小，對(duì)控制頂板下沉和管理頂板有直接關(guān)系，因此必須保證支架有足夠的初撐力[4-5]。而根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析支架初撐力的實(shí)際大小對(duì)于評(píng)價(jià)支架的支護(hù)性能具有重要作用。因此，通過對(duì)觀測(cè)期間支架的實(shí)際初撐力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出該時(shí)間段內(nèi)整個(gè)工作面對(duì)應(yīng)不同位置支架實(shí)際初撐力的平均值，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。

由表4可知，工作面觀測(cè)期間支架的實(shí)際平均初撐力為3788/KN，約為支架額定初撐力的47.88%，表明支架在實(shí)際操作中很不規(guī)范，導(dǎo)致支架實(shí)際初撐力偏低，不利于頂板的管理。

4.2初次來壓期間壓力分析

老頂初次來壓期間支架平均循環(huán)末阻力統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表5所示。

由表5可知，工作面上部（40#、41#）平均值為8615KN，中部（90#、91#）平均值為8267KN，下部（140#、141#）平均值為7689KN，總平均為8190KN，約占支架額定工作阻力的81.9%，說明在老頂初次來壓期間支架工作阻力仍有一定的富余量。

5結(jié)論

（1）根據(jù)觀測(cè)結(jié)果分析可知，1301工作面老頂初次來壓步距最小為43.65m，最大為57.85m，平均為50.75m，與KBS關(guān)鍵層判別軟件判別的結(jié)果基本吻合。

（2）支架的實(shí)際平均初撐力為3788kN，約為支架額定初撐力的47.88%，表明支架實(shí)際初撐力偏低，不利于回采工作面頂板管理。

（3）老頂初次來壓期間支架平均循環(huán)末阻力為額定工作阻力的81.9%，說明在老頂初次來壓期間支架工作阻力仍有一定的富余量。

參考文獻(xiàn)：

[1]史元偉.采煤工作面圍巖控制原理和技術(shù)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[2]錢鳴高，石平五.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[3]劉培紅，王剛.礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在綜采工作面得應(yīng)用[J].煤，2003，12（1）：39-39.

[4]劉杰，宋金旺.塔山礦復(fù)雜特厚煤層綜放首采面礦壓規(guī)律[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2008，36（10）：29-31.

[5]史元偉.液壓支架初撐力及工作阻力確定.煤炭學(xué)報(bào)，1985（9）.

作者簡(jiǎn)介：劉全輝（1985--）男，漢族，陜西西安人，中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程碩士研究生畢業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事采礦工程、技術(shù)管理方面的研究。