孤島工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究

摘要：以劉莊煤礦121302孤島工作面回采過(guò)程中礦壓顯現(xiàn)為研究目標(biāo)，通過(guò)長(zhǎng)期系統(tǒng)實(shí)測(cè)得出ZZ10000/22/45D型支架能較好的滿(mǎn)足工作面安全生產(chǎn)需求；總結(jié)出工作面頂板壓力強(qiáng)度、周期來(lái)壓規(guī)律與推進(jìn)速度的關(guān)系；并對(duì)工作面兩巷的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：孤島工作面 綜采 周期來(lái)壓

0 引言

孤島工作面開(kāi)采上覆巖層運(yùn)動(dòng)規(guī)律、采場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律[1-4]與非孤島開(kāi)采條件下有很大差別。對(duì)比一般工作面開(kāi)采，孤島工作面機(jī)風(fēng)巷圍巖變形量大，礦壓顯現(xiàn)劇烈，并有可能產(chǎn)生沖擊地壓，對(duì)工作面安全開(kāi)采造成危害。研究和掌握孤島工作面開(kāi)采過(guò)程中頂板運(yùn)動(dòng)規(guī)律及礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)，對(duì)減少頂板事故、提高資源回收率、增加礦井經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)為類(lèi)似地質(zhì)條件下孤島面的安全開(kāi)采提供經(jīng)驗(yàn)。

1 工作面概況

劉莊煤礦121302工作面開(kāi)采標(biāo)高為-565.3m～-687.6m，對(duì)應(yīng)地表平均標(biāo)高25m，該面上下側(cè)均已采空，屬孤島開(kāi)采。工作面平均走向長(zhǎng)1564m，平均傾斜長(zhǎng)260.2m，使用ZZ10000/22/45D型支架。煤層平均煤厚3.60m，平均傾角16°。直接頂為泥巖，巖性較松軟，平均厚度8m；直接底為厚度3m泥巖。工作面兩巷支護(hù)方式為U型棚、錨索支護(hù)。

2 工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

2.1 工作面頂板初次來(lái)壓情況

工作面推進(jìn)15m時(shí)，直接頂初次冒落。

工作面推進(jìn)32m時(shí)，老頂進(jìn)入初次來(lái)壓階段，煤壁最大片幫深度為400~800mm。

工作面推進(jìn)42m時(shí)，老頂處于初次來(lái)壓末期，煤壁最大片幫深度為600~1000mm。

工作面推進(jìn)46m時(shí)，煤壁片幫減輕，老頂初次來(lái)壓結(jié)束，工作面進(jìn)入正常回采階段。

2.2 工作面周期來(lái)壓規(guī)律分析

2.2.1 綜采支架受力狀況

工作面正常回采時(shí)，非周期來(lái)壓期間支架工作阻力10000KN以上的比例為10％以下，周期來(lái)壓期間支架工作阻力10000KN以上的比例為10～30％。工作面推進(jìn)速度越慢，頂板壓力越大。

綜采支架前、后柱的受力狀況統(tǒng)計(jì)如表1所示：

由上表可見(jiàn)：①支架最大工作阻力為2698*2+2395*2=10186KN

>額定工作阻力10000KN，工作面頂板來(lái)壓期間，出現(xiàn)部分支架安全閥自動(dòng)卸載，其比例最高為30.1%；支架最大工作阻力10186KN接近額定工作阻力，ZZ10000/22/45D型支架能較好地控制頂板下沉。②支架前、后柱的平均工作阻力之比分別為1.33、1.38、1.54、1.13、1.13。四立柱支護(hù)頂板，前柱為受力主體，穩(wěn)定性較好。

2.2.2 礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與推進(jìn)速度關(guān)系

工作面周期來(lái)壓步距變化范圍為10～25m。通過(guò)對(duì)78次周期來(lái)壓情況分析，得出結(jié)論：①當(dāng)平均推進(jìn)速度8.0m/d以上時(shí)，周壓步距為22~25m；②當(dāng)平均推進(jìn)速度6.0~8.0m/d時(shí)，周壓步距為19~22m；③當(dāng)平均推進(jìn)速度2.0~60m/d時(shí)，周壓步距為10~15m。

工作面推進(jìn)速度越快，周期來(lái)壓步距越大；周期來(lái)壓步距隨著工作面推進(jìn)速度的增大而增大。

當(dāng)頂板來(lái)壓時(shí)，部分地段煤壁產(chǎn)生深500～1000mm的片幫，端面頂板發(fā)生300～500mm高掉頂。工作面推進(jìn)越快，片冒范圍越小；工作面推進(jìn)越慢，片冒的范圍越大。工作面推進(jìn)越快，越有利于頂板與煤壁管理。

3 兩巷礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

工作面回采期間，機(jī)風(fēng)巷圍巖超前150米內(nèi)位移較大，影響最大為50米范圍內(nèi)，頂?shù)装逡平俣茸畲筮_(dá)250mm/d，兩幫移近速度最大達(dá)150mm/d。

121302工作面機(jī)巷壓力表現(xiàn)明顯，集中表現(xiàn)頂板及兩幫煤柱整體下沉、底板鼓起量較大。工作面推過(guò)850米位置，機(jī)巷與采空狀態(tài)的121105工作面風(fēng)巷凈煤巖柱平距逐漸減小，機(jī)巷圍巖除表現(xiàn)出普通沿空留巷移近量大外，巷道整體下移量亦較大。

工作面直接頂為泥巖厚8m左右，頂板巖層受壓、風(fēng)化導(dǎo)致離層較為明顯，機(jī)巷U型棚下沉破壞嚴(yán)重，U型棚檔錨索失去支護(hù)作用。

4 總結(jié)

4.1 121302工作面直接頂垮落步距為15m；初次來(lái)壓步距為32m；工作面推進(jìn)46m，老頂初次來(lái)壓結(jié)束，工作面進(jìn)入正常回采階段。

4.2 頂板來(lái)壓期間最大壓力10186KN接近支架額定工作阻力，其比例最高為30.1%；ZZ10000/22/45D型支架能較好地控制該面頂板下沉。四立柱支護(hù)頂板，穩(wěn)定性較好。

4.3 工作面推進(jìn)速度越快，周期來(lái)壓步距越大；周期來(lái)壓步距隨著工作面推進(jìn)速度的增大而增大。

4.4 工作面推進(jìn)越快，片冒的范圍越小；工作面推進(jìn)越慢，片冒的范圍越大。工作面推進(jìn)越快，越有利于頂板與煤壁管理。

4.5 工作面超前影響范圍為150m，機(jī)風(fēng)巷圍巖變形量最大為工作面前方50m范圍內(nèi)，頂?shù)装逡平俣茸畲鬄?50mm/d，兩幫移近速度最大為150mm/d。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢(qián)鳴高，石平五.礦山壓力與巖層控制[M].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[2]錢(qián)鳴高，繆協(xié)興，許家林，茅獻(xiàn)彪.巖層控制的關(guān)鍵層理論[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[3]劉巍，高召寧.淺埋煤層開(kāi)采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的相似模擬[J].礦山壓力與頂板管理，2005（2）.

[4]孟召平，李國(guó)富，雷志勇等.不同巖性頂板回采工作面礦壓分布規(guī)律[J].2006，(6).