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大倾角炮采面矿压显现规律研究 第六图书馆 针对平煤集团香山矿戊9-0-22090工作面的地质采矿技术条件,进行了矿压观测,分析了采场周期来压规律、支柱载荷、超前支 承压力等问题,对今后生产实践具有指导意义。针对平煤集团香山矿戊9-0-22090工作面的地质采矿技术条件,进行了矿压观测 ,分析了采场周期来压规律、支柱载荷、超前支承压力等问题,对今后生产实践具有指导意义。大倾角 炮采面 矿压观测 矿压显现陕西煤炭麻新堂 张建国 郭文兵 郭保华 [1]平煤集团香山矿,河南平顶山467048 [2]河南理工 大学能源科学与工程学院,河南焦作4540032007第六图书馆 第六图书馆 第4期 麻新堂 等大倾角炮采面矿压显现规律研究 2 1 大倾角炮采面矿压显现规律研究 麻新堂 ， 张建国 ， 郭文兵 ， 郭保华 1 ， 平煤集团 香山矿， 河南 平顶山4 6 7 0 4 8 ； 2 ， 河南理工大学 能源科学与工程学院， 河南 焦作4 5 4 0 0 3 摘要 针对平煤集 团香 山矿戊 一 。 一 2 2 0 9 0工作 面的地质采矿技 术条件 ， 进行 了矿压观测， 分析 了 采场周期 来压规律 、 支柱载荷 、 超前支承压力等问题 ， 对今后生产 实践具有指导意义。 关键词 大倾 角； 炮采 面； 矿压观测 ； 矿压显现 中图分类号 T D 3 2 7 ． 2 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1- 7 4 9 X 2 0 0 7 0 4 0 0 2 1 0 4 0 引言 1 工 作面概况及矿压观 测 大倾角煤层采用走 向长壁采煤法采煤时 ， 由于 倾角大 ， 工作 面上中下三部初始应力场差别较大 ， 而 且采空区下部矸石充填较 中上部实 ， 必然导致复杂 的矿压显现 。研究该条件下 的矿压显现规律 ， 可 以 提高工作面单产及安全系数， 同时可以为同类型地 质条件下的煤层 回采积累丰富的技术经验 。 开发造成浪费。 加强信息化人才的培养。目前煤炭企业信息化 建设 ， 除了面临的资金短缺问题 ， 比较 突出的还有 人才问题 。煤炭企业 要树立 以人 为本 的理念 ， 建立 培养 、 关心、 爱护、 凝聚人才的机制 ， 吸引和 团结有志 于煤炭事业的人才。要尽快恢复和设立一批煤炭职 业技术学校 ， 引导有关大专院校和 中等职业学校 ， 按 照煤炭行业需求培养专业人才。知识经济是以人为 本的经济 ， 科技创新是 以人为本 的创新 。要 采取有 力措施在稳定原有技术 队伍 的基础上 ， 采取 多种形 式 ， 特别是在职、 转 岗的知识更新培训 ， 培养各种实 用型、 复合型人才， 发挥其在信息技术推广应用工作 中的积极性和创造力。进一步加强与科研、 设计和 院校的合作， 逐步形成一批以企业为主的信息技术 研发中心 ， 根据优势互 补 ， 利益共享的原则 ， 建立双 收稿 日期 2 0 0 7 0 31 4 作者简 介 麻新堂 1 9 6 4一， 男 ， 河南 平顶 山人 ， 1 9 8 8年毕业 于焦作 矿业学院， 工程师， 主要从事煤矿开采技术管理工作。 1 ． 1 戊。 一 。 一2 2 0 9 0采矿地质概况 戊。 一 。 一2 2 0 9 0工作 面为香 山矿 2 0 0 6年 4月开 始回采的工作 面， 西起 一2 5 0水平井底车场 ， 东至十 一 矿 1 6 0 8 0采面切眼 相距 2 5 m ， 其上 1 0～ 2 5 m 平距 为戊。 一 。一2 2 0 7 0采面 2 0 0 5年 7月 回采结 束 ， 下限标高 一 3 4 2 m。有效走 向长 4 0 0 m， 倾斜长 边或多边技术协作机制 ， 通过相互兼职和培训形式 ， 加强不同单位科技人员的交流。在企业设立信息机 构的同时， 要保持队伍的稳定， 加强人员培养。各企 业应加强信息化的培训工作， 组织各种培训活动， 使 单位的行政管理人员较好的掌握信息技术。信息化 的人员培训经费应 由职工培训费中列支。要站在战 略的高度 ， 认真做好信息人才的培养引进 ， 培养既懂 信息技术又懂煤炭业务的复合型人才。 3 结语 企业要发展， 就必须依靠科技进步， 必须依靠知 识和信息， 围绕煤炭行业信息化的发展需求， 将信息 化的开发与设计、 生产 、 管理、 安全结合 ， 整合资源， 研发煤炭行业信息化软硬件产品， 培育咨询服务体 系， 开展煤炭行业信息化示范工程 ， 全面提升煤炭行 业的竞争力， 以信息技术支撑新兴的煤炭工业 ， 使煤 炭信息化建设立足于煤炭行业， 充分体现煤炭行业 特点， 大力推动煤炭行业信息化建设， 以信息化带动 和促进煤炭工业 的改革与发展。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 陕西煤炭 2 0 0 7正 7 5～1 0 0 m， 平均 8 8 m， 有效面积 3 7 4 3 7 m 。煤层倾 角 3 5 。 ～5 3 。 ， 平均 4 4 。 。煤层厚度 2 ． 2～3 ． 0 m， 平均 2 ． 4 m。煤层 结构简单 ， 根据掘进 时揭 露的情况分 析， 该采面煤层较稳定。采用走向长壁采煤法， 全部 跨落法处理采空区顶板。工作面铺设搪瓷溜槽自溜 到机巷 ， 输送机巷铺 4 0 T刮板输送机和 6 5 0型胶带 输送机运煤。用 2 ． 2 m长单体液压支柱配 H D J A一 1 0 0 0 型铰接顶梁支护 ， 排距 1 ． 0 m， 柱距 0 ． 5 m。采 用“ 三、 四” 排控顶， 最大控顶距离 4 ． 0 m， 最小控顶 距 3 ． 0 m， 放顶步距 1 ． 0 m。顺槽超前 5 0 m用双排 单体液压支柱加强支护。 1 ． 2 矿压观测方案与仪器布置 在工作面沿长度方向布设 3 个矿压观测站， 自 上而下编号分别为 I 、 I I 、 I I I ， 上下两观测站距端头长 度工作面均为 1 0 m， 各设 2条观测线 ， 中部测站设 3 条。支柱工作阻力用压力表测取。在风巷主要对超 前支撑液压支柱载荷和巷道的表面变形进行观测。 进行巷道表面变形观测时， 采用单十字布点法 。 由煤壁开始每5 m布置一对观测断面， 共设 1 0 对测 点。顶底板移近量用测杆测取 ， 两 帮移近量用测枪 测取。超前支护的单体液压支柱工作阻力测点距煤 壁 1 m安设第一个测点， 然后每隔2 m安设一个测 点 ， 用压力表测取读数 。 2 矿压观测结果分析 现场观测工作 自2 0 0 6年 1 0 月 1 0日 开始， 至1 1 月 8日结束 ， 连续观测 3 0 d 。经过对原始观测数据 进行整理， 分析如下 2 ． 1 工作面矿压显现特征 基本顶周期来压分析 戊。 一 。 一 2 2 0 9 0工作面测 站 I 、 测站 Ⅱ、 测站Ⅲ各站支柱各测线平均最大工作 阻力与煤壁距切眼距离关系曲线如图 1 所示， 图中 周期来压相关参数如表 1 所示。以P P 作为来 压是否明显的判据 ， 由图 1可 以看出 ， 3个测站观测 的第一次周期来压都不明显， 测站 I 和测站 Ⅱ的第 二次周期来压较为明显， 而测站Ⅲ的第二次周期来 压不明显 ； 从表 1可知 ， 测站 I、 测站 Ⅱ、 测站 Ⅲ的来 表 1 周期来压相关参数 压步距分别 为 2 7 m、 2 0 m、 2 6 m。测 站 I的来 压步 距最大， 测站Ⅱ的来压步距最小。来压步距与顶板 结构的边界条件、 顶板载荷、 冒落矸石支撑情况等因 素有关 ； 测站 I、 测站 Ⅱ、 测站 Ⅲ的周期来 压绝对 载 荷分别为 1 0 9 ． 3 1 k N、 1 6 2 ． 6 3 k N、 2 0 5 ． 7 5 k N。下 部 最大 ， 中部次之 ， 上部最小 。这是因为原岩应力下部 最大 ， 中部次之 ， 上部最小 ； 测站 I 、 测站 Ⅱ、 测站 Ⅲ 的周期来压的动载系数分别为 1 ． 2 6 、 1 ． 6 2 、 1 ． 5 0， 中 部最大 ， 下部次之 ， 上部最小 。 1 8 ◆ 一P m 一一一一P 2 0 P m ◆一一一一P 一 ． ／ ＼ 。 ◆＼ 一 | ■ 蠹 昌 工作面距切 眼距离， m b测站 Ⅱ 器 摹 罄 訾 竺 ∞ n ∞ ∞ 丁 二 作面距 切眼距离， m c 测站 I I I 图 1 支柱最大工作阻力 P m变化图 P 一最大工作阻力 ； p 一最大工作阻力平均加一倍均方差； p ” 最大工作阻力平均加一倍均方差 对单体液压支柱初撑力、 最大工作阻力的评述 通过数据整理得到测站 I 、 测站 Ⅱ和测站Ⅲ的初撑 力、 最大工作阻力的特点如表2所示， 并绘制出初撑 力和最大工作阻力的分布分别如图 2和图 3 。对 ∞ m ∞一∞ 距 H H ∞眼 站 切 测 量挑 ㈤ ∞ N 啡 甘 ∞∞ 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 第4期 麻新堂 等大倾角炮采面矿压显现规律研究 戊 一 。 一 2 2 0 9 0工作面所用的单体液压支柱载荷进行 评述如下 ①实际测量了三个测站的初撑力平均值 分别 为， 4 8 ． 7 5 k N ／ 根 ， 6 1 ． 8 6 k N ／ 根 ， 9 3 ． 5 6 k N ／ 根 ， 其中大于9 0 k N ／ 根要求的仅占3 0 ． 6 l ％； 最大初撑 力均超过额定初撑力 。由实测数据可以看出 ， 初撑 力分布不均衡， 平均初撑力下部大于中部， 中部大于 上部。根据初撑力平均值达到 8 0 ％效果较好， 达到 6 0 ％基本可以的要求 ， 下部初撑力平均值超过额定 初撑力， 合乎要求； 中部初撑力平均值占额定初撑力 的6 8 ． 7 3 ％， 基本可以； 上部初撑力平均值占额定初 撑力的5 4 ． 1 7 ％， 稍偏低。总体来说 ， 7 0 ％左右的支 柱初撑力达不到要求 ， 主要分布在中上部， 工作面的 总体支护质量较好； ②实测得到的最大工作阻力平 均值分别为 8 6 ． 7 6 k N ／ 根， 1 0 0 ． 5 k N ／ 根 ， 1 3 7 ． 6 k N ／ 根 ， 其 中大于 1 5 0 k N ／ 根的 占 2 4 ． 5 9 ％ ， 支柱 的支 护 能力有较大富裕 。支柱 最大工 作 阻力 区 间分布 基 本呈正 态分 布 。下部 大 于 中部 ， 中部 大 于 上 部 。 支柱最大工作 阻力分别 为 2 3 8 ． 6 4 k N ／ 根 、 2 6 5 ． 3 5 k N ／ 根和 3 1 1 ． 6 4 5 k N ／ 根 ， 同初 撑 力 的分 布 状 况 相似， 大部分支柱的最大工作阻力在 1 5 0 k N ／ 根 30 25 20 15 a 0 阜 军 旱 吊 量 曷 占 刍 刍 蚤 蚤 曩 区问 ／ k N根 图2 初撑力区间分布 2 ． 2 回风 巷 观测 结 果分 析 超前支承压力峰值位置的确 定 工作 面开采形 成采空区后， 采空区上方岩体的重量将向周围新的 支点转移， 从而在采空区周围形成支承压力带 ， 在工 作面前方形成超前支撑压力 ， 其显 现形 式往往造 成 巷道断面的缩小或破坏 ， 影响范围与岩性、 采深等有 关， 它对工作面两巷维护及工作面生产有重要影 响 ] 。超前支护单体支柱载荷的实测数据绘制的 散点图如图4所示， 由图4中拟合曲线可知， 超前支 承压力峰值点超前煤壁 1 0 m左右。 以下， 也有下部 的个别 支柱 超过 了额定工作 阻 力。从实际的数据看出 ， 单体液压支柱在此工作 面应用总体上可以支撑顶板 。但应该沿工作面 长度方向上不 同地压大小使用不同型号 的液压 单体支柱， 则更为经济合理。 表 2 戊9 0 2 2 0 9 0工作面支柱支护阻力实测值 项 目 测站 测线 支护阻力／ k N 平均值 25 20 料 1 5 1 0 5 0 ∞ 王 R 区 ％ 槲 区 间 ／ k N根 图3 最大工作阻力区间分布 距煤 壁 距离， m 图4 超前支柱工作阻力散点图 巷道矿压显现分析 巷道表面变形速度及变形 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 陕西煤炭 2 0 0 7钲 量与距煤壁距离关系如 图 5所示 ， 从图 5可以看 出， 距工作面距离越近 ， 巷道受到采动影响的程度越大 ， 巷道顶底板和两帮的移近总量越大， 顶底板变形量 明显大于两帮变形量， 巷道围岩变形量总体较小。 霉 器 葛 竺 2 距 煤壁 距离， m a 巷道表面变形速度较 大区域有 两个部分 ， 即距煤壁 2 2 ～ 3 3 m部分和距煤壁 8 m以内部分。总的来说， 超前支撑压力 的影响范 围为距煤壁 5 0 m左右 ， 明显 影响范围为2 5 m左右， 而剧烈影响范围在 1 0 m以 导 嚣 葛 蠹 三 距 煤壁距离， m b 图5 移近速度及移近量与距煤壁距离的关系 a 一移近速度 ；b一移近量 内。剧烈影响区两帮最大移近速度达 1 5 m m ／ d ， 顶 底板最大移近速度达 3 3 m m ／ d 。 3 结论 通过对戊 一 。 一 2 2 0 9 0工作面的观测数据进行整 理和分析， 得到以下几点结论 1 大倾角煤层工作面顶板周期来压具有 明显 的分段特征 中部来压步距最小 ， 动载系数最大 ， 两 侧顶板来压步距较大 ， 动载系数较小 。 2 工作面初 撑力及支柱 载荷分 布不均衡 ， 平 均值下部大于中部， 中部大于上部。总体上， 初撑力 偏低 ， 支柱支承能力有较大富裕。应依据沿工作面 倾向不同矿压特点使用不同型号的液压单体支柱。 这样可以使支柱保证较好的工作性能， 从而避免下 部的支柱过压损坏而上部的支柱还有很大的富裕。 3 工作面超前支承压力峰值点超前煤壁 1 0 m 左右 ， 超前支承压力 的影 响范 围为距煤壁 5 0 m左 右 ， 明显影响范围为 2 5 m左右 ， 而剧烈影响范围在 1 0 m以内。 参考文献 [ 1 ] 和心顺， 李化敏． 矿业工程测试技术[ M] ． 北京 煤炭工业出版社 ， 1 9 9 5 ． [ 2 ] 钱鸣高， 刘 听成． 矿山压力及其控制[ M] ． 北京 煤炭工、 I 出版社， 1 9 9 1 ． St u d y o n p r e s s u r e b e h a v i o r l a ws o f b l a s t i n g mi n i n g f a c e i n s t e e p c o a l s e a m MA Xi n t a n g 。 ，Z HANG J i a n g u o ，GUO We n b i n g 2，GU0 B a o h u a 2 1 ．X i a n g s h an C o a l Mi n e ， P i n g d i n g s h a n C o a l Mi n i n g G r o u p C o r p ， P i n g d i n g s h an 4 6 7 0 4 8 ， C h i n a ； 2 ． S c h o o l o f E n e r g y S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ， H e n an P o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y ， J i a o z u o 4 5 4 0 0 0， C h i n a Ab s t r a c t Ba s e d o n t h e mi n i n g a n d g e o l o gy c o n d i t i o n o f W U 9 02 2 0 9 0 f a c e o f Xi a n g s h an c o a l mi n e，u n d e r g r o u n d p r e s s u r e i s o b s e r v e d ．T h e p a p e r analy z e s q u e s t i o n s o f c y c l i c we i g h t i n g ，l o a d s o f h y d r a u l i c s u p p o r t s and a d v a n c e d b e a r i n g p r e s s u r e ． Ke y wo r d s s t e e p s e a m ；b l ast i n g mi n i n g f a c e ；u n d e r gro u n d p r e s s u r e o b s e r v i n g ；p r e s s u r e b e h a v i o r 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆