回采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究

徐京狄

【摘?要】本文以平崗煤礦實際生產(chǎn)條件和地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，對1202工作面頂板壓力進(jìn)行研究，在煤礦開采過程中，受地質(zhì)情況及工作面的布置影響，工作面會出現(xiàn)不等長的情況。解不等長工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，準(zhǔn)確掌握平崗煤礦工作面開采初次來壓及周期來壓的步距及其強(qiáng)度，進(jìn)一步提高工作面支架選型的科學(xué)性，實現(xiàn)采煤工作的安全高效。

【關(guān)鍵詞】回采工作面;礦壓;支護(hù)設(shè)計

一、引言

對采場范圍內(nèi)的圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行觀測，獲得回采巷道在支承壓力影響下圍巖移動變形規(guī)律、回采工作面支護(hù)密度及初次、周期來壓步距，頂板壓力變化等狀況、直接頂破碎特征規(guī)律等。井下觀測的目的是通過對長壁工作面支柱工作阻力、頂?shù)装逡平亢突钪驴s量的定期監(jiān)測與分析，精確掌握回采工作面推采過程中頂板運動傾向和來壓垮落規(guī)律。通過礦壓監(jiān)測，掌握工作面支架的工作狀態(tài)，掌握頂板運動規(guī)律，確定需控巖層范圍和參數(shù)，分析工作面支架與圍巖間的相互作用關(guān)系，為合理安排工序及選取工作面參數(shù)、進(jìn)行頂板控制設(shè)計提供依據(jù)。

二、觀測儀器及測區(qū)布置

本次1202工作面的礦壓觀測儀器采用山東省尤洛卡自動化儀表有限公司生產(chǎn)的YHY60C型礦用數(shù)字壓力計，這套設(shè)備適用于綜采支架壓力數(shù)據(jù)連續(xù)記錄。此套設(shè)備由三部分組成：1、檢測儀;2、礦用本安型手持采集器;3、計算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，組成如圖1所示。檢測儀使用防水、防暴設(shè)計，程序控制自動采集液壓支架壓力數(shù)據(jù)并記錄在存儲器中，每個數(shù)據(jù)采集器最多可拼合20個檢測儀一同使用，采集數(shù)據(jù)完成后，將數(shù)據(jù)采集器攜帶至井上后，通過紅外通訊適配器將數(shù)據(jù)自動地傳送到PC計算機(jī)處理。其中數(shù)據(jù)采集器為其配套設(shè)備。

三、1202工作面礦壓觀測測區(qū)布置

東三采區(qū)中部右一工作面煤層高度為1.47-1.60m，隨著工作面的推進(jìn)，工作面長度從初期的45m逐步加長到115m，如圖1所示。采煤工作一次循環(huán)進(jìn)尺度為0.8m，初期工作面長度較短時，工作面日推進(jìn)度最大為9.6m，月推進(jìn)度為288m。開采初期在1202工作面設(shè)置三個測站，由右一副巷至右0巷分別標(biāo)記為1-4號分機(jī)，其中5號支架、15號支架、23號支架和30號支架進(jìn)液管相接。由于該工作面為不規(guī)則工作面，工作面長度隨采煤機(jī)推采又逐步增大，由最初的工作面長度45m，前進(jìn)50m后不斷加長。因此，在工作面推采的過程中適當(dāng)增加測站，測得數(shù)據(jù)合理有效。

四、支護(hù)設(shè)計評價

由實際觀測的壓力統(tǒng)計分析可知，支架立柱平均工作阻力在14MPa～24MPa之間占ZY3200-08/18掩護(hù)式液壓支架額定初撐力的44.4%～76.2%，最小初撐力為13MPa，占額定初撐力的41%，最大初撐力為20.09MPa，占額定初撐力的66.3%。由此可見，工作面液壓支架設(shè)計初撐力的利用率較低。因此，從安全生產(chǎn)角度考慮，應(yīng)進(jìn)一步提高液壓支架的初撐力。

從工作面支架與圍巖的相互作用關(guān)系進(jìn)行分析，當(dāng)工作面頂板比較穩(wěn)定，回采速度較快，支架的工作阻力變化不會太大，這種情況下提高支架的初撐力有利于支架的支護(hù)效能的充分發(fā)揮和保持支架的穩(wěn)定性。當(dāng)頂板比較破碎或斷層影響時，工作面推進(jìn)速度降低，可能會使端面頂板惡化。同時，根據(jù)硬點多載規(guī)律，使工作面煤體上方壓力增加，直接導(dǎo)致煤壁片幫失穩(wěn)，間接導(dǎo)致機(jī)道空頂距離加大、頂板離層甚至漏空。因此，從保持工作面高效生產(chǎn)和安全的角度，亦應(yīng)使支架保持較高的初撐力。

工作面支架初撐力偏低主要是以下三點原因造成的：

1.支柱未得到充分注液，在支架升架時頂梁一經(jīng)與頂板接觸泵站操作閥便關(guān)閉了，造成支架實際初撐力與要求標(biāo)準(zhǔn)相差較大;

2.采煤機(jī)在割煤過程中對頂板造成破壞，導(dǎo)致支架與頂板接觸面變小;

3.是在注液完成后，部分支架控制閥門關(guān)閉不嚴(yán)，或者局部液壓管路接頭有漏液現(xiàn)象;

4.泵站壓力不足;

5.設(shè)備老化。

通過上述分析，得出以下兩個結(jié)論：

（1）工作面液壓支架初撐力的利用率在額定初撐力41%～66.3%之間，沒有達(dá)到采煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的綜采支架初撐力不低于額定值80%的標(biāo)準(zhǔn)。若支架初撐力過低，會造成直接頂和老頂離層，從而形成沖擊動載荷，易使支架受載超過其額定工作阻力，導(dǎo)致支架損壞。因此，從保持工作面安全生產(chǎn)的角度出發(fā)，支架升柱時應(yīng)保持較高的初撐力。

（2）當(dāng)前來看，液壓支架能夠滿足安全生產(chǎn)的要求，但由于支架支設(shè)及頂板狀況等原因?qū)е聜€別支架壓力偏大，不能充分利用支架的承載能力。

總體分析1202工作面支架選型正確，但在工作面生產(chǎn)過程中應(yīng)加強(qiáng)煤壁的平直齊，頂板盡量割平，保證支架各部件的正常使用，從而提高支架支設(shè)質(zhì)量，更好的維護(hù)頂板，為安全生產(chǎn)服務(wù)。

五、結(jié)束語

通過對長壁工作面支架立柱工作阻力的定期監(jiān)測與分析，精確掌握不等長回采工作面推采過程中頂板運動傾向和來壓垮落規(guī)律。通過礦壓監(jiān)測，隨時掌握不等長長壁工作面支架立柱的工作狀態(tài)，掌握不等長工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，確定需控巖層范圍和參數(shù)，分析采煤空間支架圍巖相互作用關(guān)系，為合理進(jìn)行頂板控制設(shè)計提供依據(jù)。結(jié)合現(xiàn)場實際生產(chǎn)條件，對1202工作面頂板壓力計算，確定了工作面支架工作狀態(tài)。

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（作者單位：黑龍江龍煤礦業(yè)工程設(shè)計研究院有限公司）