李 健 偉

（山西大同煤礦集團有限公司煤峪口礦，山西 大同 037003）

0 引 言

長壁開采中，隨著工作面不斷推進，覆巖在支承壓力作用下發(fā)生變形、破壞及垮落，造成支架工作阻力不斷發(fā)生變化以及巷道圍巖破壞失穩(wěn)[1-3]。因此，必須對工作面礦壓顯現(xiàn)及巷道圍巖變形情況進行監(jiān)測，得到工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律以及巷道圍巖變形特征，進而指導工作面安全高效生產(chǎn)，同時為支架支護管理、工作面兩巷超前支護提供設計依據(jù)[4-5]。本文以煤峪口礦8605 工作面為研究對象，通過對工作面綜放支架工作阻力及巷道圍巖變形情況進行監(jiān)測，從而分析工作面支架支護質(zhì)量、基本頂來壓情況，同時為兩巷超前支護提供設計依據(jù)。

1 工程概況

煤峪口礦8605 工作面位于406 盤區(qū)，埋深約300 m，工作面走向長度為700 m，傾向長度為130 m，8605 工作面設計開采煤層為14-2 號層煤，通過對前期地質(zhì)資料進行分析，并根據(jù)工作面兩巷及切巷掘進證實，工作面區(qū)域內(nèi)煤層厚度在1.7~3.6 m，平均為2.5 m，煤層中含有夾層，夾層平均厚度為0.8 m。該煤層為不穩(wěn)定煤層，半暗型，較硬，含節(jié)理。

表1 煤層頂?shù)装鍘r性特征

8605 工作面煤層產(chǎn)狀：走向W-E，傾向N，傾角1°~3°，平均2°。煤層厚度：總厚1.7~4.9m，平均2.5 m；有益厚度1.7~3.6 m，平均2.5 m，中間厚兩端薄，2605 巷切巷外120 m 范圍中間有一層0.6~1.0 m夾石，距巷道頂板0.8~1.0 m，切巷外340~550 m 范圍中間有一層0.6~1.0 m 夾石，距巷道頂板0.9~1.3 m；5605 巷切巷外290 m 范圍中間有一層0.6 ~1.0m 夾石，距巷道頂板0.4~1.7 m，切巷外290~400 m 范圍中間有一層0.1~0.3m 夾石，距巷道頂板1.1~1.2 m，450~750 m 范圍中間有一層0.2~0.85 m 夾石，距巷道頂板1.1~1.3 m。煤層穩(wěn)定程度：煤層厚度變化較大，無明顯規(guī)律，煤種單一，結(jié)構復雜，全面均可采；根據(jù)24個見煤點統(tǒng)計，變異系數(shù)52%，可采指數(shù)1，為較穩(wěn)定煤層。工作面頂?shù)装鍘r性特征如表1 所示。

2 工作面礦壓監(jiān)測

1）觀測目的：在工作面回采過程中，工作面綜采支架的工作阻力處于不斷變化當中，因而可以通過對8605 工作面液壓支架工作阻力進行觀測，進而分析得到該工作面初次來壓以及周期來壓步距；同時，探究沿工作面傾向上支架工作阻力的變化特點，從而指導現(xiàn)場支護；此外，通過對工作面兩巷圍巖變形量進行監(jiān)測可以為兩巷超前支護設計提供依據(jù)。

2）測站布置：為正確反映整個工作面礦壓顯現(xiàn)特征，分別在 5、20、35、50、65、80 號支架上各安裝 1塊YHY60（B）礦用本安型數(shù)字壓力計（礦壓記錄儀），從而完整地記錄工作面礦壓顯現(xiàn)參數(shù)，對工作面進行頂板動態(tài)連續(xù)監(jiān)測，包括綜采支架的工作阻力、初撐力等。工作面測站具體布置如圖1 所示。同時，在工作面兩巷布置監(jiān)測點，監(jiān)測距離工作面煤壁不同位置處頂?shù)装逡平考皟蓭鸵平俊?/p>

圖1 工作面礦壓測區(qū)布置圖

3）數(shù)據(jù)采集：從工作面自切眼開始推進到工作面推進80 m 范圍內(nèi)，通過礦壓監(jiān)測系統(tǒng)完整記錄液壓支架工作阻力及巷道圍巖變形的數(shù)據(jù)變化情況，并進行整理和分析。

3 礦壓顯現(xiàn)規(guī)律實測分析

3.1 初撐力分布

工作面開始推進后，支架在頂板載荷作用下發(fā)生伸縮，支柱工作阻力因而發(fā)生變化，支柱工作阻力的大小在一定程度上可以反映支護質(zhì)量。圖2 是8605工作面不同區(qū)域處的支架初撐力分布直方圖。

由圖2 可知，工作面支架初撐力基本分布在20~30 MPa 之間，上部及中部測區(qū)占比在80%左右，下部測區(qū)占比達到85%。工作面初撐力超過30 MPa 的均位于下部測區(qū)，占比僅為下部測區(qū)的3.33%左右。根據(jù)8605 綜采面作業(yè)規(guī)程，綜采支架額定工作阻力為42. 4 MPa，額定初撐力為31.5 MPa。由此可知，8605 工作面整體支架初撐力偏小，尤其在工作面中部及上部測區(qū)處的支架；總體來看，整個工作面支護質(zhì)量較差，主要表現(xiàn)為工作面中上部初撐力不足，支架的主動支護能力未能得到有效發(fā)揮，這造成工作面煤壁易發(fā)生片幫及頂板事故?，F(xiàn)場生產(chǎn)及管理中必須嚴格執(zhí)行作業(yè)規(guī)程，加強支架的主動支護作用，工作面回采期間應提高支架初撐力和加強頂板的管理。

圖2 工作面不同測區(qū)初撐力分布直方圖

3.2 基本頂來壓步距

圖3 為不同測區(qū)支架循環(huán)工作阻力，由圖可知，工作面上中下不同測區(qū)支架循環(huán)工作阻力并不一致。工作面上部測區(qū)工作阻力多數(shù)之間位于20 MPa 左右，來壓時工作阻力基本為25 MPa 左右。而工作面中部及下部測區(qū)支架的工作阻力則明顯偏高，工作面支架工作阻力多數(shù)時期處于25 MPa 左右，而工作面來壓時的工作阻力位于30~33 MPa 之間。從來壓步距來看，工作面不同位置處的初次來壓步距基本一致，約為25 m，工作面周期來壓步距則表現(xiàn)為上部及下部區(qū)域來壓步距偏大，約為15 m，而工作面中部區(qū)域的來壓步距約為10 m。總體來看，8605 工作面來壓步距較小，工作面來壓期間支架工作阻力并不高，基本不超過支架的額定工作阻力。

圖3 不同測區(qū)支架循環(huán)工作阻力

3.3 巷道圍巖變形監(jiān)測

圖4 為工作回采期間兩巷圍巖變形情況。由圖4可知，運輸巷道圍巖明顯大于回風巷道?；仫L巷道頂?shù)装寮皟蓭妥畲笪灰瓢l(fā)生在距工作面煤壁9 m 處，最大頂?shù)装逡平繛?0mm，最大兩幫移近量為85mm。隨著距離工作面的距離的增加，頂?shù)装逡平考皟蓭鸵平恐饾u減少，并在距離煤壁80 m 處位移可以忽略不計。運輸巷道頂?shù)装寮皟蓭妥畲笪灰瓢l(fā)生在距工作面煤壁23 m 處，最大頂?shù)装逡平繛?00mm，最大兩幫移近量為150 mm。隨著距離工作面的距離的增加，頂?shù)装逡平考皟蓭鸵平恐饾u減少，并在距離煤壁55 m 處位移可以忽略不計。因此，在進行巷道超前支護時應有所區(qū)別，回風巷道超前支護距離可以為30 m，而回風巷道超前距離約為50 m。

圖4 工作面兩巷圍巖變形情況

4 結(jié) 論

通過現(xiàn)場實測手段掌握了煤峪口礦8605 工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律：

1）工作面支架初撐力基本分布在20~30 MPa 之間，支架整體初撐力偏小，支架主動支護能力不足，易造成煤壁片幫及冒頂?shù)仁鹿省?/p>

2）工作面上中下3 個區(qū)域內(nèi)基本頂初次來壓步距基本不一致，約為25 m，而基本頂周期來壓步距則表現(xiàn)為工作面上下測區(qū)較大，為15 m，而工作面中部測區(qū)來壓步距則較小，約為10 m。

3）回風巷道圍巖最大變形發(fā)生在距工作面煤壁9 m 處，最大頂?shù)装逡平繛?0 mm，最大兩幫移近量為85 mm。運輸巷道圍巖最大變形發(fā)生在運輸巷道距工作面煤壁23 m 處，最大頂?shù)装逡平繛?00mm，最大兩幫移近量為150 mm。回風巷道超前支護距離可以為30 m，而回風巷道超前距離約為50 m。