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综放工作面矿压规律实测研究 赵青利 神华宁夏煤业集团 梅花井煤矿 ， 宁夏 灵武 7 5 1 4 0 0 摘要 通过对 3 3 0 2 综放工作面矿压实测数据进行统计分析， 掌握了该综放工作面初次和周期来压步距、 支架工作阻力特征、 超 前支承压力和顺槽变形规律等工作面矿压显现规律 ， 为工作面现场管理和后期开采工作提供了实测依据 ， 有助于实现该综采工作面 的安全、 高效回采。 关键词 综放工作面； 矿压规律； 实测 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8- 0 1 5 5 ． 2 0 1 3 ． 0 9 ． 0 5 0 中图分类号 F 4 0 7 ． 2 1 ； T D 3 2 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 8 0 1 5 5 2 0 1 3 0 9 0 0 9 6 0 2 1工作面概况 3 3 0 2工作面北部为回风大巷 ， 东 、 西和南部为实体 煤 ， 所采煤层为 3 煤层 ， 煤层均厚为 5 ． 6 m， 煤层平均倾 角为4 。 ， 属稳定可采厚煤层。工作面设计走向长度和 倾 向长度分别为 1 2 3 7 m和 2 8 0 m， 煤层上部为均厚0 ． 5 m 左右破碎泥岩 ， 直接顶为均厚 2 ． 7 5 m左右的深灰色呈 厚层状的粉砂岩 ， 基本顶为均厚 5 ． 2 m左右的质地坚硬 呈厚层状的中粒砂岩 ， 直接底为厚度为 1 ． 8 2 m层理发 育的砂质泥岩 ， 老底为均厚 2 ． 8 m夹有薄层细砂岩且具 平行层理的粉砂岩。工作面整体来看地质结构较为单 一 ，无探明的影响开采的构造带。采煤方法 为放顶煤 开采 ， 采放 比为 1 1 ， 工作面共 布置 Z F s 6 0 0 0 ／ 1 7 ／ 3 3型 中间架 1 2 0架 和 Z F S 7 2 0 0 ／ 1 8 ． 5 ／ 3 3型排 头架前后各 2 架 。 2采场矿压规律研究 2 ． 1工作面来压特征 3 3 0 2综放工作面开始回采前 ， 每隔 1 0架在液压支 架上安装 G Y D 6 0型支架工作阻力监测仪， 该监测仪具 有实时监测功能 ， 且采集所得数据可导入 E X C E L表格 中。经过为期一个多月现场观测 ， 获取 了 3 3 0 2 综放工 作面支架实测工作阻力 ， 现取 2 0 和 6 0 架进行数据分 析。将采集所得的 2 0 和 6 0 3 2 作阻力数据导入 E X C E L表格中进行换算绘 图， 可得到支架工作阻力 随工 作面推进变化图， 见图 1 2所示 9 0o 0 7 50 0 蚕 6 0 0 0 4 5 0 0 嶷 嚣3 0 0 0 l 5 0 0 O 】 判据1 j 】 ‘ 搬 { I I ． I I 1』 ’r1 『Il1 『 _- J J _ r _ 1 一 ● 1 0 3 0 5 0 7 0 9 0 1 l 0 1 3 0 1 5 O 1 7 0 距开切眼外侧距离 m 图 1 2 0 支 架整 架工作阻力分 布曲线 9 0 0 0 7 5 0 0 6 0 0 0 4 5 0 0 蒙 3 0 00 t 5 0 0 0 l 0 3 0 5 0 7 0 9 0 l 1 0 1 3 0 1 5 0 距开切眼外侧距离 m 图 2 6 0 支 架整 架工作阻力分布 曲线 对图 1和图 2进行分析可得 1 老顶初次来压特征 工作面初次来压呈现来压 不均现象 ； 老顶初 次来压步距为 2 9 m ～ 3 2 ． 1 m， 平均为 3 1 ． 5 m， 其中中部较两端相对较长 ； 初次来压影响时 间 较短， 影响范围为 1 0 m左右； 初次来压期间工作阻力为 5 9 7 6 K N ／ 架， 老顶垮落时煤壁片帮程度加剧， 主要出现 在煤壁 中部和中上部 。 2 老顶周期来 压特征 3 3 0 2综放工作 面地 质构 造较单一 ， 周期来压强度 和步距较为均 ； 观测 期间 ， 周 期来压步距稳定在 1 0～1 3 m左右 ， 平均为 1 I ． 5 m， 且工 作面两端周期来压步距 和中间部位 比较 长； 周期来压 期 间， 工作面煤壁出现非连续性片帮。 2 ． 2支架工作 阻力分析 由实测分析得 出， 2 0 、 6 0 支架工作阻力呈近似正 态分布， 且支架后柱工作阻力明显大于前柱。2 0 架实 测平均工作阻力为 2 3 8 6 k N， 为额定工作阻力的3 9 ． 8 ％， 最大工作阻力为 5 8 7 6 ． 5 k N， 为额定工作阻力 的9 7 ． 9 ％ ， 平均初撑力 2 5 2 4 ． 5 k N， 为额 定初撑力 的 4 8 ． 2 ％ 。6 0 架实测平 均工 作 阻力 为 3 1 4 2 k N， 为 额定 工作 阻力 的 5 2 ． 4 ％， 实测最大工作阻力为 6 1 2 8 k N， 为额定工作阻力 的 1 0 2 ． 1 ％ ， 实测平均初撑力为 2 3 4 9 K N， 为额定初撑力 的4 6 ． 6 ％。工作阻力分 布在 2 5 0 0～3 O 0 0 k N和 5 5 0 0～ 6 0 0 0 k N范围， 分别占统计循环数的 1 0 ． 2 0 ％和 8 ． 3 2 ％， 分布在 3 0 0 0～5 5 0 0 k N范围， 占统计循环数的 6 2 ． 6 4 ％ ， 超出6 0 0 0 k N的占循环统计数的O ． 3 4 ％。 3顺槽矿压规律研究 3 ． 1超前支承压力分析 在工作面顺槽 中煤 壁布置两个应力测 点， 分别距 收稿日期 2 o 1 3 0 5一 l O 作者简介 赵青利 1 9 7 9 一 ， 男， 河北灵寿人 ， 2 0 0 4 年毕业于太原理工大学采矿工程 ， 助理工程师， 现在神华宁夏煤业集团梅花井 煤矿从事采场技术管理工作。 8 6 一 ～ 一 _ 一 一 二 一 一 采场 1 0 0 m和 1 0 1 m， 钻孔应力计 距底板 1 ． 5 m， 定 时对 应力测点进行数据采集， 直至采煤机割到测点为止。 钻孔应力计读数 的变化反 映了采动应力 的变化 ， 可依 据此来确定采动影响范 围。对工作面顺槽煤壁应 力计 采集数据处理并绘制距工作 面不 同距离下顺槽侧 帮支 承压力变化曲线图如图 3所示 由图 3可知 ， 3 3 0 2综放工作 面顺槽 帮支承压力变 化规律为 支承压力变化幅度不大 ， 在 1 ． 3～1 ． 4 MP a范 围内； 在 8 0 一 l oom范围内， 支承压力变化较缓， 随着工 作面的持续推进 ， 支承压力变化幅度缓慢增大 ， 在 8 0 3 0 m范围内， 支承压力升幅为 0 ． 2～0 ． 4 NP a ； 随着工作 面的进一步推进 ， 支承压力变化幅度加快 ， 在 由 3 0 m推 进到 1 0 m范围时 ， 支承压力变化幅度达到最大值 ， 随后 支承压力变化 幅度随着工作面 的推进 趋于平缓 ； 工作 面前方受采动影响的大致范 围在 3 0～8 0 m左右 ， 显著 影响范围为 3 01 0 m左右 ， 在 81 0 m范 围内为支承压 力受采动影响变化峰值。 分析测点位置支承压力变化原因 在测点远离工 作面时受采动 影响较小或不受采动影 响 ， 故此 阶段应 力计采集数据变化较小； 在工作面距测点 8 0 m推至 3 0 m范围时支承压力呈缓 慢增大现象 ， 这是测 点受远 距离采动影响的结果 ； 随着工作 面的持续推进 ， 在 由工 作面距测点 3 0 m推至 1 0 m范 围内时 ， 支承压力变化幅 度急剧增大 ， 这是测点受到近距离采动影响的结果 ； 在 工作面距测点 1 0 m范 围内继续推进时 ， 支承压力变化 较缓是 因为测点处在超前支承压力应力降低区。 3 ． 1顺槽 变形规律研究 采用“ 十” 字布点法对工作面顺槽变化规律进行研 究 ， 数据经处理绘制巷道变形规律如图 4所示 图 4随工作面推进巷道 变化 曲线图 由图 4可 知 观 测 期 间 ， 两 帮 最 大 位 移 量 为 3 6 5 m m， 顶底板移近量为 4 0 0 ra m， 其 中顶板下沉量为 2 oomm； 工作面前方 3 5 m到 2 5 m范围内， 工作面顺槽两 帮及顶底板移近量受采动影响较小 ， 变化幅度较平缓 ； 随着工作面的持续推进， 进入工作面前方 2 5 m范围内 后 ， 顺槽两帮及顶底板位移变化幅度明显加快 ， 在工作 面前方 1 0 m范围内， 位移变化幅度达到最大。 分析认为 在工作面前方3 5 m范围内， 工作面顺槽 表面围岩 因受采动影响作用生 了变形 和破 坏； 在 3 5 m 一 2 5 m范围内， 工作面顺槽受采动影响较小， 顺槽顶底 板和两帮发生开始变形； 在 2 5 m～ 1 0 m范围内， 工作面 顺槽受到采动影响较大， 顺槽顶底板和两帮开始发生 明显变形和破坏 ； 在工作面前方 1 0 m范围内， 顺槽受到 采动影响作用， 顶板下沉明显， 底鼓加剧， 两帮煤体出 现片帮、 破落 现象 ， 此 范 围可称 为受采动 强烈影 响范 围。 4结论 1 工作面来压呈不均衡现象， 基本顶初次来压步 距为 2 9 3 2 m， 周期来压步距为 1 0～1 2 m， 来压期 间煤 壁呈非连续性片帮现象 。 2 支架能够满足现场支护 ， 工作阻力分布在 3 0 0 0 5 5 OOk N范围内， 占统计循环数 的 6 2 ． 6 4 ％。超出额 定工作阻力的仅 占循环统计数 的0 ． 3 4 ％。工作面初撑 力普遍较低 ， 应根据现场需要适当提高初撑力 。 3 支承压力影响范围为工作面前方 8 0 m范围内， 显著影响范围为 1 03 0 m范围内 ， 在工作面前方 1 0 m 范围内， 支承压力变化幅度较小。 4 工作 面前方 3 5 m到 2 5 m范 围内， 工作 面顺 槽 表面围岩变形较小 ； 在 1 0～ 2 5 m范围内， 顺槽表面变形 较大 ， 两帮和顶底板变化幅度呈加大趋势 ； 在工作面前 方 1 0 m范围内， 顺槽 表面围岩破碎剧烈 ， 底鼓 明显 ， 两 帮煤体破裂。 参考文献 [ 1 ] 耿献文． 矿山压力测 控技术 [ M]． 中国矿业大学 出版社 ， 2 O O 2 ． [ 2 ] 丁斌 ， 等． 超长综放面矿压规律与支架适应性分析[ M] ． 矿山 压力与岩层控制, 2 0 0 5 4 9 91 0 0 ． [ 3 ] 闫振东． 综采工作面液压支架选型与应用实践[ J ]． 煤炭科 技 ， 2 0 1 2 1 1 5 05 3 ． 责任编辑 熊红婴 8 7 删珊瑚 瑚 Ⅲ罩 。