小纪汗煤矿11215工作面矿压规律研究.pdf

2020 年 22 期研究视界 科技创新与应用 Technology Innovation and Application 小纪汗煤矿11215工作面矿压规律研究 吴创 （煤炭工业西安工程造价管理站， 陕西 西安 710000） 引言 随着我国煤层开采范围不断扩大， 煤层地质条件日趋 复杂， 松软破碎围岩及坚硬顶板情况已出现在多个矿区的 工作面， 对于此类型的大采高工作面， 在大采高条件下的 顶板岩层控制及支架选型计算稳定性控制方面还略显不 足， 冒顶及压架事故时有发生。因此， 继续深入研究大采高 工作面的矿压显现规律具有重要的理论及实际意义[1-4]。 本次研究以小纪汗煤矿 11215 大采高工作面为工程 背景， 对 11215 大采高工作面三边固支， 一边简支的前段 和两边简支， 两边固支的后段回采期间， 超前支承压力分 布规律、 工作面来压强度、 来压步距、 液压支架工作阻力的 分析研究，总结分析 11215 大采高工作面矿压显现规律， 为后续工作面及类似地质条件矿井的开采提供参考依据。 1 矿井情况 小纪汗煤矿位于榆林城北西方向直距约 20km 处， 11215 工作面煤层倾角 13毅， 平均倾角 2毅， 煤层厚度 3.64 6.02m，平均煤厚 4.56m。11215 工作面位于 2 煤层 11 采 区， 工作面东部为 11213 工作面采空区， 西部为未开采的 11217 工作面。11215 工作面沿煤层倾向布置，走向长度 4888m， 倾斜长度 280m， 开采面积 585600m2， 工作面采用前 段采全高综采走向长壁采煤法。 液压支架选用郑煤生产的 2伊7500kN 的掩护式液压支 架 164 台。其中， 端头支架 3 台， 端尾支架 4 台， 排头支架、 排尾支架各 1 台， 机头、 机尾过渡支架各 2 台。 2 矿压观测方案 2.1 工作面矿压监测站布置 采用综采液压支架支护质量监测系统采集数据， 通过 液压支架监测分站对支架左右两个立柱的工作载荷进行 实时监测。每各 5 架安装一台监控仪， 分上、 中、 下三部分， 共安装 30 台监测仪。 2.2 工作面矿压观测周期 此次主要对 11215 工作面在进入 11213 采空区前后 的支架矿压特征进行分析， 即对比分析前段采动和后段采 动下支架的矿压显现情况。 由于 11215 工作面于 2016 年 3 月 20 日左右进入 11213 工作面采空区，所以前段采动选 取 2016 年 1 月 1 日至 2 月 5 日期间的实测数据，分析前 段采动下的支架来压特征， 期间工作面推进 358m， 平均推 进速度 9.7m/d。后段采动选取 2016 年 6 月 13 日至 7 月 2 日期间的数据， 分析后段采动下的支架来压特征， 期间工 作面推进 247.6m， 平均推进速度 12.35m/d。 2.3 支架来压特征值 此次主要针对各测力支架的工作阻力为分析对象， 矿 压特征值主要包括平均周期来压步距、最大周期来压步 距、 平均工作阻力、 支架来压判据、 支架最大工作阻力、 平 均动载系数、 最大动载系数以及安全阀 （连续） 开启次数 等。 3 矿压数据统计及分析 通过支架压力传感器分别记录前、 后两段回采时支架 工作阻力及来压情况原始数据， 以 95 支架为例见图 1。 如图 1 所示，按照同样的方法分别收集选取的 30 个 支架压力传感器原始数据，在汇总原始数据的基础上， 再 按照上部、 中部、 下部分别统计 30 个支架在前、 后两个不 同阶段的数据， 通过分析后， 可将数据汇总得到表 1。 4 结论 摘要 为了克服大采高工作面压力显现明显、 冒顶及压架事故发生等问题， 文章以小纪汗煤矿 11215 大采高工作面为工程背景， 对 11215 大采高工作面的基本情况和矿压规律进行了详细的分析研究， 总结了 11215 大采高工作面的矿压显现规律， 为后续工作面及 类似地质条件矿井的开采提供了一定的借鉴意义。 关键词 小纪汗煤矿； 大采高； 矿压规律 中图分类号院TD32文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2020冤22-0064-02 Abstract In order to overcome the problems of obvious pressure appearance, roof fall and pressure frame accident in large min鄄 ing height working face, this paper takes 11215 large mining height working face in Xiaojihan coal mine as the engineering back鄄 ground. In this paper, the basic situation and mine pressure law of 11215 large mining height face are analyzed and studied in de鄄 tail, and the mine pressure law of 11215 large mining height face is summarized, which provides a certain reference significance for the mining of follow-up working face and similar geological conditions. Keywords Xiaojihan coal mine; large mining height; mine pressure law 作者简介 吴创 （1973-） ， 男， 大专， 工程师， 矿建工程师， 研究方向 矿山施工建设。 64-- 2020 年 22 期研究视界 科技创新与应用 Technology Innovation and Application 通过上述分析可知前段采动时， 11215 工作面前段采 动平均来压步距 15.8m， 最大来压步距为 58.3m， 工作面中 部来压步距大于两边。整个工作面支架工作阻力平均为 30.1MPa，最大工作阻力为 50MPa，来压判据平均为 34.9MPa， 各自差值不大， 在 110 支架附近为峰值区域。工 作面平均动载系数为 1.296， 最大动载系数为 1.757， 工作 面中下部来压强度较大且强度相当， 中部来压强烈。安全 阀开启主要集中在工作面中部，上部 525 支架及下部 130159 支架的安全阀基本从没开启过。在 11215 前段 采动过程中可看出工作面上下两端受到煤柱的支撑作用 较为明显， 在顶板管理中可充分利用煤柱的支撑作用。 后段采动时， 11215 工作面在后段采动过程中整个工 作面平均来压步距为 12m， 最大来压步距为 38.54m， 工作 面整体来压步距较为均匀一致， 但工作面上下两端受煤柱 支撑， 来压步距稍大于其他部分。整个工作面支架工作阻 力平均为 29.01MPa，最大为 50MPa，来压判据平均为 34.49MPa， 受 11213 工作面开采影响， 工作面上部分布上 相对平稳， 中下部有较大变化， 压力水平较高。整个工作面 平均动载系数为 1.36， 最大动载系数为 1.863， 工作面中部 来压较为强烈， 受采空区影响， 下部来压明显大于上部。安 全阀开启主要集中在工作面中部，而上部 545 支架及 下部 135159 支架安全阀基本未开启过， 说明工作面中 部支架的压力水平明显高于两侧， 且下部大于上部。 前段采动时工作面整体来压步距较为均匀一致， 但工 作面上下两端受煤柱支撑，来压步距稍大于其他部分； 后 段采动时受 11213 采空区的影响， 11215 工作面中下部来 压强度、 压力水平均大于前段采动， 来压也较为明显， 其中 中部液压支架安全阀开启频繁。因此在加强采动过程中 11215 工作面中下部顶板管理时，建议考虑提高该区域液 压支架的支撑强度， 同时建议进一步研究能否通过改变区 段煤柱参数， 来减小工作面来压强度。 参考文献院 [1]Pingping Wu，Yuanbo Zhou，Jun Han，et al. Numerical sim原 ulation of surrounding rock activity and mining pressure regulari原 ty in Haoda mine fully mechanized working face [P]. Mechanic Automation and Control Engineering（MACE） ，2011 Second In原 ternational Conference on， 2011. [2]许家林援岩层移动控制的关键层理论及其应用[D].徐州 中国矿 业大学， 1999援 [3]钱鸣高， 缪协兴， 许家林， 等援岩层控制关键层理论[M]援徐州 中 国矿业大学出版社， 2003援 [4]钱鸣高， 等援采场覆岩中关键层上载荷的变化规律[J]援煤炭学报， 1998， 23 （2） 135-139援 图 1 11215 工作面 95 支架压力传感器数据 （前、 后段） 表 1 11215 工作面上中下各部支架来压特征值平均值汇总表 位置 平均来压 步距/m 最大来压 步距/m 最大工作阻 /MPa 平均工作阻 /MPa 来压判据 /MPa 最大动 载系数 平均动 载系数 安全阀 开启次数 前段上部 18.7 48.8 41.85 28.32 32.1 1.47 1.24 86 前段中部 13 29.3 47.82 33.15 39.64 1.58 1.39 1102 前段下部 15.2 41.4 44.37 29.77 34.41 1.48 1.30 282 后段上部 11.8 23.5 38.07 26.22 29.61 1.37 1.24 21 后段中部 11.5 20.9 45.98 30.71 38.22 1.74 1.53 1037 后段下部 12.6 25.1 43.94 31.16 37.55 1.53 1.37 492 65--