郝趙云

（山西陽城陽泰集團西馮街煤業(yè)有限公司，山西 陽城 048100）

綜放開采是厚煤層開采的主要方法，可以通過較低的成本投入實現(xiàn)較高的生產(chǎn)效率及經(jīng)濟效益[1-2]。綜放開采中，頂煤在采動應力及支架卸載作用下逐漸破碎成塊度不一散體介質(zhì)，最終通過綜放支架放煤口放出。因此，掌握綜放開采過程中礦壓顯現(xiàn)規(guī)律[3-5]，并據(jù)此指導綜放工作面生產(chǎn)，對于實現(xiàn)頂煤的充分破碎具有重要意義。本文以西馮街煤業(yè)3408綜放工作面為工程背景，采用現(xiàn)場實測的方法對該工作面的礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律進行詳細分析。

1 工作面概況

3408 綜放工作面位于軌道大巷右翼1 736 m四盤區(qū)運輸巷55 m處，東部為原潤城下伏煤業(yè)舊巷，南部為礦界保安煤柱，西部為原四盤區(qū)采空區(qū)及舊巷，北部為軌道大巷、四盤區(qū)運輸巷。3408 綜放工作面對應地表處于礦區(qū)中南部區(qū)域，何莊風井場地東北270～310 m。

3408 綜放工作面位于3#煤四盤區(qū)，工作面標高為+485～+500 m，地面標高為+550～+645 m。工作面長160 m，推進距離為908 m，平均煤厚為5.92 m，采高為2.7 m，放煤高度為3.22 m，采放比為1:1.19。煤層傾角3°～5°，煤層厚度較為穩(wěn)定，普氏硬度系數(shù)f=3～4。

2 支架工作阻力實測

為獲取3408 綜放面推進期間的礦壓數(shù)據(jù)，在綜放面不同區(qū)域共布置6 個測站對支架工作阻力進行監(jiān)測。沿工作面傾向?qū)⒐ぷ髅嫒藶閯澐譃樯现邢氯齻€區(qū)域，其中工作面上部分別對18#、22#綜放支架進行監(jiān)測；工作面中部分別對54#、58#綜放支架進行監(jiān)測；工作面下部分別對80#、84#綜放支架進行監(jiān)測。根據(jù)回采期間不同區(qū)域綜放支架工作阻力數(shù)據(jù)的變化，分別對相應區(qū)域基本頂破斷及來壓情況進行分析。

1）工作面上部

工作面推過約200 m位置處，對綜放面靠近回風巷道側(cè)的22#支架的工作阻力數(shù)據(jù)進行分析，見圖1。

圖1 22#綜放支架工作阻力曲線

對圖1分析可知，3408 工作面回采期間，回風巷道側(cè)頂板平均周期來壓步距約為17.0 m，來壓持續(xù)距離略小于支架控頂距，約為5.5 m。周期來壓期間，綜放支架循環(huán)末工作阻力和時間加權(quán)工作阻力約為額定工作阻力的75.1%和69.4%，分別為3 670 kN和3 372 kN。支架動載系數(shù)分別為1.19 和1.21，這表明工作面上部區(qū)域頂板來壓并不強烈。

2）工作面中部區(qū)域

3408 綜放面推進至距開切眼約200 m位置處時，對工作面中部區(qū)域58#支架的工作阻力數(shù)據(jù)進行分析，見圖2。

圖2 58#綜放支架工作阻力曲線

對圖2分析可知，回采期間，3408 綜放面中部區(qū)域平均周期來壓步距約為22.5 m，來壓持續(xù)距離略大于支架控頂距，約為7.9 m。頂板周期來壓期間，支架循環(huán)末工作阻力和時間加權(quán)工作阻力平均值分別為3 815 kN和3 367 kN，約為綜放支架額定工作阻力的75.5%和69.8%，支架動載系數(shù)分別為1.18 和1.23，這表明工作面中部區(qū)域支架所受動載情況與上部區(qū)域接近，工作面中部區(qū)域來壓也不明顯。

3）工作面下部區(qū)域

3408 綜放面回采期間，對位于下部區(qū)域的84#支架工作阻力進行監(jiān)測及分析，見圖3。

圖3 84#綜放支架工作阻力曲線

對圖3分析可知，工作面初采期間，3408 綜放面靠近運輸巷道側(cè)頂板的平均周期來壓步距約為16.8 m，來壓持續(xù)距離略小于支架控頂距，基本與上部區(qū)域一致，約為5.7 m。頂板來壓期間，支架循環(huán)末工作阻力和時間加權(quán)工作阻力平均值為3 884 kN和3 525 kN，分別達到額定工作阻力的75.5%和69.8%，動載系數(shù)分別為1.33 和1.38，與工作面上部及中部區(qū)域相比，下部區(qū)域動載較大，但并不強烈。

綜上所述，3408 綜放面上、中、下區(qū)域基本頂平均周期來壓步距分別為17.0 m、22.5 m和16.8 m，對上、中、下區(qū)域來壓步距取平均值約為18.8 m。綜放工作面回采過程中，中部區(qū)域來壓持續(xù)時間較兩端頭稍長，且略大于支架控頂距，約為7.9 m，工作面上、中、下區(qū)域支架來壓持續(xù)距離并不同步，上下兩端頭相對較小。支架受頂板沖擊而形成的動載荷表現(xiàn)為兩端大、中部小。

3 超前支承壓力實測

為掌握3408 綜放面推進期間煤壁前方超前支承壓力分布情況，在工作面運輸及回風巷道超前60 m范圍內(nèi)布置壓力計對單體液壓支柱工作阻力進行監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以獲得回采期間工作面前方不同位置處的壓力數(shù)據(jù)，見圖4。

圖4 工作面兩巷支承壓力曲線

對圖4分析可知，在距離煤壁50～60 m位置處運輸及回風巷道超前支承壓力開始逐漸增大；在距離煤壁約12～13 m位置處達到壓力峰值，分別為16.3 MPa和14.9 MPa。具體表現(xiàn)為：在運輸巷道側(cè)，距離工作面13～24 m的范圍內(nèi)支承壓力增幅較大，約為4.2 MPa；在回風巷道側(cè)，距離工作面12～26 m的范圍內(nèi)支承壓力增幅較大，約為3.1 MPa。

通過上述分析，3408 綜放工作面超前支承壓力影響范圍約為50～60 m，峰值點大約位于煤壁前方12～13 m處，壓力集中系數(shù)為2.1～2.2。

4 結(jié)語

根據(jù)3408 綜放工作面實際布置情況，在工作面、運輸及回風巷道對液壓支架、單體液壓支柱工作阻力進行監(jiān)測，得到基本頂平均周期來壓步距約為18.8 m，支架受頂板沖擊形成的動載表現(xiàn)為兩端大、中部小。通過對工作面兩巷液壓支柱阻力進行分析，確定工作面前方50～60 m為超前支承壓力影響范圍，煤壁前方約13 m位置為支承壓力峰值點，壓力集中系數(shù)為2.1～2.2。