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        下伏煤層開采采煤工作面礦壓觀測數(shù)據(jù)分析

        2020-03-06 06:43:46
        山東煤炭科技 2020年1期
        關(guān)鍵詞:支架影響

        劉 偉

        (山西晉煤集團沁秀公司岳城煤礦,山西 晉城 048006)

        岳城煤礦主要開采3#和15#煤,目前在3#煤開采過程中。由于受到周邊整合礦井已回采工作面遺留煤柱的影響,加之受本煤層工作面采動的影響,巷道變形明顯,維護量大,對礦井的正常銜接造成很大影響。目前受影響區(qū)段巷道維護以補強支護為主,但維護中缺乏必要的支護理論依據(jù),不能科學地制定修巷、護巷方案,對下一步工作面設(shè)計及施工影響較大。因此,需要對目前正在回采的1308工作面進行礦壓規(guī)律觀測,對巷道的下一步的合理支護及頂板運動規(guī)律研究提供理論依據(jù)。

        1 概況

        1308工作面所采煤層為3#煤,工作面北為東翼運輸巷、東翼回風配風巷、東翼回風大巷、東翼軌道巷、東翼皮帶巷,西為3308工作面(已回采),東為1309工作面,南為礦界。工作面順槽斷面規(guī)格為4.2m×2.4m,采用錨網(wǎng)梁聯(lián)合支護,沿底板推進。其巷道支護方式如圖1所示。

        圖1 13085工作面順槽支護方式

        在施工過程中遇地質(zhì)構(gòu)造、頂板裂隙等情況及時縮小錨桿排距至0.8~1.0m,錨索排距相應(yīng)縮小為2.4~3m或采用雙排錨索進行支護,情況嚴重時另行制定措施;幫部起錨高度超過1m時,補打一根單體錨桿進行支護。1308工作面與上層工作面成3°角度交,上層煤開采過程中留有煤柱,13082進風巷剛好處于上層工作面遺留煤柱的下方,受到上部遺留煤柱的影響,該范圍內(nèi)巷道底鼓變形,實體煤側(cè)表現(xiàn)比較突出。因此需要分析上層煤柱情況,提前進行礦壓觀測,為制定護巷方案提供理論參考。

        2 礦壓觀測

        2.1 工作面礦壓觀測

        通過觀測工作面進入3#煤柱影響范圍前后工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的變化,分析研究上層遺留煤柱對工作面的影響范圍以及影響程度。將1308工作面分為機頭、中部、機尾三個監(jiān)測區(qū)域,共安裝了14個支架工作阻力監(jiān)測儀,安裝在液壓支架上。其中第一組機頭部分安裝在6#、13#、23#3個支架上,第二組中部安裝在 33#、43#、53#、63#、73#、83#、93#、103#8個支架上,第三組機尾部分安裝在114#、124#、131#3個支架上,如圖2所示。

        圖2 1308工作面支架工作阻力監(jiān)測系統(tǒng)布置圖

        現(xiàn)場阻力監(jiān)測儀采取自動計數(shù)、人工讀數(shù)相結(jié)合,每兩周下井對液壓支架測力計采集一次數(shù)據(jù),分別對不同測區(qū)所測得的支架數(shù)據(jù)進行分析處理。分析第一組在工作面逐漸推至煤柱下方支架阻力的變化情況,并且也要注意機頭測區(qū)3臺支架阻力的橫向?qū)Ρ龋^察距煤柱的垂直距離變化支架阻力的變化,研究分析在上層遺留煤柱的影響下不同測區(qū)的礦壓之間的差異,進而確定煤柱對工作面的影響程度以及影響范圍。監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備需求如表1所示。

        2.2 超前支護段礦壓觀測

        主要采取工作面超前支護區(qū)單體柱壓力觀測的方法對其進行分析,共購置10臺尤洛卡單體支柱測壓儀用于監(jiān)測。由于1308工作面北部整體與上覆遺留煤柱帶斜交,且距煤柱水平間距變化較大,為研究上部遺留煤柱對1308工作面超前支承壓力的影響,在煤柱下不同的區(qū)域布置監(jiān)測設(shè)備,通過對比遺留煤柱不同區(qū)域下超前支承壓力的變化規(guī)律,對遺留煤柱的影響程度及影響范圍進行分析。在13082巷上部遺留煤柱下不同區(qū)域布置單體支柱測壓儀測站進行觀測,通過對比正常區(qū)域、遺留煤柱交叉區(qū)域、遺留煤柱影響區(qū)三個范圍內(nèi)的超前支承壓力,研究分析上部遺留煤柱對1308工作面的礦壓影響規(guī)律,通過對13082巷相對應(yīng)區(qū)域的超前支承壓力監(jiān)測,從而分析遺留煤柱的影響程度。

        表1 綜采支架在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備配置表

        在13082巷安裝了4臺單體支柱測壓儀,距離煤壁分別為20m、21m、22m、23m的四臺相鄰的單體柱上,并將其編號 1#、2#、3#、4#。13081巷單體支柱測壓儀布置方式與13082巷保持一致,13081巷單體支柱測壓儀安裝至距離煤壁分別為17.8m、18.8m、19m、19.5m的四臺并排支柱上,編號為 5#、6#、7#、8#。見圖3。

        圖3 單體支柱測壓儀監(jiān)測系統(tǒng)

        正常區(qū)域內(nèi)13081巷和13082巷超前支承壓力監(jiān)測。在距開切眼300~400m范圍為上部3#遺留煤柱的未影響區(qū)域,對13081巷和13082巷超前支護區(qū)進行壓力監(jiān)測。

        在上部遺留煤柱與13082巷重合部分的中心位置布置設(shè)備監(jiān)測。在距開切眼1150~1250m范圍內(nèi)對13082巷和13081巷超前支承壓力進行觀測,并將其結(jié)果進行對比分析,研究煤柱的影響。

        3 數(shù)據(jù)分析

        對支架測力計所測數(shù)據(jù)進行整理,得出距切眼不同距離支架的最大工作阻力和加權(quán)工作阻力如圖4所示。

        圖4 支架最大工作阻力和加權(quán)工作阻力統(tǒng)計

        由圖4可以看出,距離切眼80~130m、170~240m 時,中 部 的 73#、83#、93#和 尾 部 的124#、131#支架受力最大,說明該區(qū)域頂板破碎較為嚴重,應(yīng)力集中。分析是上層遺留煤柱構(gòu)成的破碎區(qū)域,因此應(yīng)加強該區(qū)域范圍的補強支護,提前避免壓架及漏頂?shù)软敯迨鹿省?/p>

        超前支護單體柱載荷觀測范圍為軌道巷超前工作面50m,觀測所得數(shù)據(jù)結(jié)果如圖5。

        圖5 2號單體柱載荷變化曲線圖

        由上圖可知,對于超前支護段,單體支柱載荷隨著距工作面距離不斷減小呈上升趨勢。在距離正前煤壁20~50m處承壓變化不大,單體支柱壓力表示值為8~10MPa;在超前支護區(qū)內(nèi),單體支柱工作阻力開始增加,并在前方9m處達到最大值。因此應(yīng)重點加強13092巷超前支護段9m前后的護巷措施。

        4 結(jié)論

        通過對1308工作面及端頭超前支護段全程跟蹤監(jiān)測礦壓,發(fā)現(xiàn)上層遺留煤柱對距離開切眼80~130m、170~240m處的工作面開采影響較大,分析是上層遺留煤柱構(gòu)成的破碎區(qū)域,應(yīng)加強該區(qū)域范圍的補強支護。超前支護段單體支柱載荷隨著距工作面距離不斷減小呈上升趨勢,并在工作面前方9m處達到峰值,因此應(yīng)重點加強超前支護段9m前后的護巷措施。建議通過注漿工藝使破碎煤體有效粘結(jié),提高巷道圍巖的整體塑性,確保工作面安全回采。

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