礦壓觀測在綜采工作面的應(yīng)用

劉鵬

中煤陜西榆林能源化工有限公司 陜西榆林 719000

1 觀測內(nèi)容

為準確掌握1401綜放面老頂初次來壓、周期來壓步距和強度，分析回采空間支架與圍巖相互作用關(guān)系，為合理選擇采煤參數(shù)，支護方式和頂板管理方法提出要求和提供依據(jù)，本次礦壓觀測主要包括以下內(nèi)容：

（1）1401綜放面支架工作阻力現(xiàn)場實測。工作面設(shè)置3個測站，連續(xù)監(jiān)測，采集工作面各測點支架的工作阻力。

（2）1401綜放面支架工況現(xiàn)場實測。觀測記錄支架的工作效果、煤壁的片幫、頂板破碎等情況。

（3）1401綜放面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究分析。應(yīng)用信息技術(shù)和“yHy-60”型工礦監(jiān)測儀礦壓綜合數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件，分析總結(jié)該綜放面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，包括初次來壓步距、周期來壓步距、周期來壓強度等[1]。

2 觀測目的

礦壓觀測的目的和研究目標為：揭示1401綜放面的采場礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，掌握其初次來壓和周期來壓的步距和強度，掌握巷道礦壓的顯現(xiàn)規(guī)律，并分析工作面支架的適應(yīng)性，為4#煤后續(xù)綜放面的頂板管理與支架選型提供借鑒。

3 觀測設(shè)備和方法

工作面觀測設(shè)備采用“yHy-60”型工礦監(jiān)測儀監(jiān)測支架工作狀況。該工礦儀監(jiān)測數(shù)據(jù)及時、充分，并可調(diào)節(jié)觀測數(shù)據(jù)的時間間隔，觀測的數(shù)據(jù)可儲存到工礦儀里，并由紅外采集器采集數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)方便、完整。

“yHy-60”型工礦監(jiān)測儀具有配套的綜合數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件。紅外采集器從監(jiān)測儀采集完數(shù)據(jù)后直接通過RS232通訊接口與計算機通信。該處理軟件具有以下特點：

（1）系統(tǒng)設(shè)置：憑密碼可設(shè)置井下工作面參數(shù)設(shè)計；

（2）數(shù)據(jù)處理功能：可對井下工作面支架工況檢測受力分析，曲線報表輸出及壓力直方圖顯示；

（3）數(shù)據(jù)存儲和打印功能：根據(jù)井下實際工作要求可編制并打印日常井下工作參數(shù)報表。

4 礦壓觀測方案

為了分析沿工作面面長方向不同部位頂板的來壓規(guī)律、顯現(xiàn)程度、支架的支護質(zhì)量以及開采邊界條件的影響，進而掌握整個工作面的壓力分布情況，以采取針對性的有效控制措施，工作面測區(qū)布置如下：沿工作面自上而下布置三個測區(qū)，即Ⅰ測區(qū)（1#、8#、20#、22#），Ⅱ測區(qū)（58#、60#）和Ⅲ測區(qū)（98#、100# 、115#、122#），其中，中部測區(qū)的58#和60#支架各采用兩部測力儀來記錄其前后柱的工作阻力。從開切眼開始連續(xù)監(jiān)測支架載荷和頂板壓力，整體研究1401綜采面采場礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和支架工況。在每個測區(qū)支架的立柱上安設(shè)測壓計連續(xù)記錄支架立柱的工作阻力；同時觀測每個測區(qū)處煤壁的片幫、端面的冒頂情況，掌握工作面不同部位及整個工作面的礦壓顯現(xiàn)情況[2]。

5 頂板來壓特征

1401綜放面礦壓監(jiān)測時間自2008年7月27日工作面初始推進至2008年9月22日。監(jiān)測期間工作面推進120m。連續(xù)記錄式的礦壓監(jiān)測儀器對液壓支架的壓力數(shù)據(jù)進行及時、完整的監(jiān)測，為準確分析工作面礦山壓力變化規(guī)律創(chuàng)造了條件。

觀測期間58#、60#支架的工作阻力變化規(guī)律明顯：58#支架初次來壓時循環(huán)末阻力達到4200KN，已經(jīng)超過支架的額定工作阻力；周期來壓的循環(huán)末阻力3500 KN以上，達到額定工作阻力的87.5%；非來壓期間，支架的加權(quán)阻力2500 KN，為額定工作阻力的62.5%；60#支架初次來壓時循環(huán)末阻力達到4500KN，已經(jīng)超過支架的額定工作阻力；周期來壓的循環(huán)末阻力3600KN以上，達到額定工作阻力的90%；非來壓期間，支架的加權(quán)阻力2700 KN，為額定工作阻力的67.5%[3]。

6 工作面中部老頂來壓規(guī)律

中部（58、60號支架）初次來壓步距平均27m。初次來壓期間，循環(huán)末阻力4550kN，已超過額定工作阻力，動載系數(shù)1.4，安全閥已開啟；工作阻力平均3000kN，是額定工作阻力的75%，動載系數(shù)1.69。中部初次來壓影響范圍是10m。

從7月27日到9月22日期間，工作面推進120m，完成205個采煤循環(huán)，58號支架安全閥開啟2次；60號支架安全閥開啟10次，安全閥開啟頻率為4.8%。

7 頂板來壓小結(jié)

（1）1401綜放面直接頂多由較軟弱的泥巖分層組成，隨采隨冒。截止8月9日老頂初次來壓時，直接頂充分垮落。

（2）老頂初次來壓步距：27m，初次來壓影響范圍：10m，工作面初次來壓明顯，來壓期間支架的動載系數(shù)1.43～1.65。

（3）綜合上中下部情況看，周期來壓步距15.5m。

（4）通過對頂板的控制過程可見，頂板來壓時工作阻力曾達5000KN以上，安全閥開啟及時，能夠滿足生產(chǎn)要求。綜合整個觀測過程支架的工作特性，支架選型較為合理。