21103大采高綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律觀測分析

摘 要：21103工作面是平朔井工二礦11煤首個(gè)一次采全高的大采高工作面。為了掌握21103大采高綜采工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和特征，通過分析和研究該工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、支架工作阻力特征、超前移動(dòng)支承壓力規(guī)律，為大采高綜采面頂板的管理、大斷面回采巷道支護(hù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了重要的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大采高綜采；礦壓顯現(xiàn)；工作阻力特征

我國煤層賦存條件具有復(fù)雜性和多變性，尤其賦存有近距離煤層的礦區(qū)較多，如平朔、烏海、大同、西山、平頂山、淮南、新汶和烏魯木齊等，其開采的特殊性和支架—圍巖事故直接影響著煤炭企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。平朔井工二礦由9#和11#煤層組成的近距離煤層中，其上位9#煤層已開采完畢， 9#、11#煤層的層間距1.2～8.8m，層間巖層多為泥巖或炭質(zhì)泥巖，少為中細(xì)砂巖，含植物化石，自穩(wěn)性能差，研究工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律對(duì)于指導(dǎo)工作面頂板控制，確保工作面安全開采意義重大。

1 井工二礦大采高開采技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 工作面概況

21103工作面是井工二礦首個(gè)大采高工作面，東為21102工作面，西為21104工作面，北為安太堡露天礦，南為11煤輔運(yùn)大巷。工作面長度300m，推進(jìn)長度1496m；設(shè)計(jì)采高4.2m，采煤方法為傾斜長壁后退式全部垮落綜合機(jī)械化采煤法。

工作面所采煤層為石炭系上統(tǒng)太原組11煤，普式系數(shù)f=2.1，產(chǎn)狀平緩、裂隙較發(fā)育，煤厚3.26～6.31m，平均4.2m，煤層傾角1.3°～3.6°，平均2.3°。工作面直接頂為1.4m厚的砂質(zhì)泥巖，單軸抗壓強(qiáng)度62.8MPa，直接頂為Ⅱ類穩(wěn)定頂板；底板為厚度4.6m的粉砂巖，呈灰白色，單軸抗壓強(qiáng)度83MPa。

1.2 工作面設(shè)備配套情況

設(shè)備配套采用國產(chǎn)和進(jìn)口相結(jié)合方式，采煤機(jī)采為進(jìn)口設(shè)備，液壓支架、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)等全部采用國產(chǎn)設(shè)備，如表1所示。

2 大采高工作面礦壓顯現(xiàn)特征分析

2.1 頂板來壓特征分析

根據(jù)現(xiàn)場觀測，直接頂初次來壓步距為21.5m，來壓時(shí)，直接頂從工作面中部開始向兩側(cè)逐步垮落，垮落時(shí)頂板聲響較明顯，動(dòng)載系數(shù)為1.34。300m長工作面，基本頂呈現(xiàn)分段來壓的顯現(xiàn)，來壓步距不一致，工作面中部較兩端頭短，上部小于下部?；卷敵醮蝸韷翰骄嗥骄鶠?8.6m，影響時(shí)間2.5d，動(dòng)載系數(shù)為1.57?；卷斨芷趤韷翰骄嗥骄鶠?2.4m，動(dòng)載系數(shù)均值為1.44，基本頂斷裂位置多在工作面控頂區(qū)的后部，降低了工作面切頂?shù)目赡苄?，工作面礦壓在支架上的顯現(xiàn)不劇烈。

總體上，21103大采高工作面頂板初次來壓和周期來壓顯現(xiàn)強(qiáng)度不大，周期來壓步距和來壓強(qiáng)度大于普通采高工作面，但沒有表現(xiàn)出劇烈礦壓顯現(xiàn)。

2.2 支架工作阻力分析

現(xiàn)場觀測期間，21103大采高工作面來壓比較緩和，整面來壓時(shí)，支架安全閥開啟次數(shù)少。支架工作阻力均值主要分布在8000～9000kN之間，支架阻力最大值主要分布在9000～11000kN之間，最大值均值為9495kN，占工作阻力額定值的86.3%。部分支架工作阻力超過額定值11000kN，在11007.4～11209.5kN之間，平均11180.5kN，超出額定值180.5kN，超出1.6%。支架阻力分布基本呈正態(tài)分布，支架工作阻力增阻類型多為一次增阻。

2.3 移動(dòng)支承壓力分析

現(xiàn)場觀測可知，21103大采高工作面超前支承壓力范圍為工作面前方30m，峰值位置在工作面前方4.7m，煤壁減壓區(qū)在工作面前方1.8m；21102綜放工作面超前支承壓力范圍為工作面前方28m，峰值位置在工作面前方5.5m，煤壁減壓區(qū)在工作面前方1.2m。

21103工作面由于采高增大，超前支承壓力影響范圍及煤壁塑性區(qū)范圍相應(yīng)增大。但ZY11000/25/55D大采高液壓支架有二級(jí)護(hù)幫板，護(hù)幫高度2.75m，能夠?qū)⒚罕诘膯蜗驂毫顟B(tài)改變?yōu)槿驂毫顟B(tài)，大大提高了煤壁的抗壓強(qiáng)度，減少了大采高工作面常見的煤壁片幫現(xiàn)象。

3 結(jié)論

1）大采高工作面頂板來壓呈現(xiàn)分段性來壓，明顯表現(xiàn)出不同步性；頂板初次來壓和周期來壓顯現(xiàn)強(qiáng)度不大，沒有表現(xiàn)出劇烈的礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象。

2）大采高工作面支架阻力基本呈正態(tài)分布，增阻類型多為一次增阻，礦山壓力顯現(xiàn)以靜壓為主。

3）大采高工作面超前支承壓力影響范圍及煤壁塑性區(qū)范圍較普通采高工作面增大。

參考文獻(xiàn)：

[1] 汪騰蛟，陳湘源.千萬噸大采高綜采工作面安全管理及實(shí)踐[J].煤炭工程，2008（6）：14-15.

[2] 袁文豐.大采高工作面超前礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究與實(shí)測[J].山西煤炭，2012（10）：50-51.

作者簡介：

張曉忠（1988-），男，山西朔州人，助理工程師，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)礦井建設(shè)專業(yè)，現(xiàn)在井工二礦綜采隊(duì)從事開采相關(guān)工作。