“三硬”薄煤層綜采工作面礦壓顯現規律研究

宋冠忠，孔 文，張思平

（山東裕隆礦業集團唐陽煤礦， 山東濟寧市 272000）

“三硬”薄煤層綜采工作面礦壓顯現規律研究

宋冠忠，孔 文，張思平

（山東裕隆礦業集團唐陽煤礦， 山東濟寧市 272000）

對山東某煤礦10902工作面支架工作阻力進行監測，結合其監測數據，分析了其支承壓力分布規律，詳細闡述了其初次來壓、周期來壓及其強度，支架工作阻力等情況，從而為液壓支架選型及其參數確定、采煤工藝優化等提供合理的技術支撐。

薄煤層；礦壓顯現；綜放開采；周期來壓；支架工作阻力

目前，國內學者在薄煤層礦山壓力顯現規律方面做了較多研究，并取得了豐富的經驗，但對“三硬”薄煤層綜采工作面超前支承壓力分布規律的研究較少。本文通過對山東某礦10902工作面礦壓的觀測，掌握了薄煤層綜采工作面的礦壓顯現基本規律，從而為同類型地質條件下的煤層回采積累技術經驗。

1 礦山工作面概況

山東某煤礦10902工作面走向長980m，平均傾向長145m，所采煤層平均厚度為1.09m，煤層硬度系數f為2～3，容重為1.6t／m3，煤層結構簡單，煤層傾角為12°～14°，埋深約273～347m。工作面煤層頂板為L1－2灰巖，厚度10.4m，工作面直接底為本溪組鋁土泥巖，平均厚度9.18m，老底為奧陶系灰巖，平均厚度130m。

為監測10902工作面液壓支架在工作過程中的實時壓力狀態，在井下安裝YHY60（B）礦用本安型數字壓力計，用于綜采工作面支架工作阻力的監測，儀器工作原理如下：系統壓力分機具有2個壓力測孔，可同時測量支架左右支柱壓力，并連續記錄在壓力計內，該工作面共設置1＃、2＃、3＃、4＃共計4個分機，使用1臺采集器進行采集，采集器攜帶至井上后通過無線通訊適配器將數據自動地傳送到計算機處理。

2 薄煤層綜采工作面礦山壓力規律分析

自2010年10月25日9時至2010年11月25日10時，工作面從距離開切眼58m推進到94.54 m，經歷了59個循環。監測儀器分別安裝在工作面第9＃、30＃、50＃、72＃支架，分別對應工作面上部、中上部、中下部和下部。

2.1 頂板周期來壓的判別

周期來壓分析以支架的平均循環末阻力與其均方差之和作為主要判斷指標。各支架來壓判據計算結果見表1。

表1 基本頂周期來壓判據

從支架平均循環末阻力統計中（見表2）可以看出，工作面上部、中部以及下部支架循環末阻力分別為30.39MPa（2513.47kN）、25.91MPa（2142.94 kN）、21.84MPa（1806.32kN）?？梢钥闯?，工作面上部循環末阻力較大，中部次之，下部最小。支架循環末阻力的平均值為26.01MPa（2151.21kN），約為支架額定工作阻力3300kN的65.19%。

表2 支架平均循環末阻力統計

分析支架循環末阻力曲線如圖1所示。從圖中可以看出，在工作面從58m前后推進至94.54m前后基本頂共來壓5～6次，來壓步距見表3，且工作面周期上部來壓步距較小，下部來壓步距較大，來壓持續時間不長，強度也不大，工作面周期來壓步距約為3.78～11.97m，平均6.62m。

圖1 各支架循環末阻力曲線

表3 各支架頂板周期來壓步距統計

2.2 支架初撐力分析

根據實測循環初撐力繪制循環初撐力曲線，如圖2所示。從圖中可以看出，支架的初撐力距其額定初撐力差距較大，且支架初撐力波動范圍較大，最高達到30.5MPa，最低只有1.5MPa。9＃、30＃、50＃和72＃支架的平均初撐力分別為19.02MPa（1573.09kN）、16.93MPa（1400.23kN）、17.44 MPa（1442.41kN）和11.95MPa（988.35kN），分別為額定初撐力31.5MPa（2600kN）的60.38%、53.75%、55.37%和37.94%。支架總體平均初撐力為16.34MPa（1351.43kN），為額定初撐力的51.86%，支架的平均初撐力偏小。

從初撐力的分布來看，工作面上部支架初撐力最大，中部次之，下部最小，這與支架末阻力分布較為一致，說明液壓支架的支撐力與頂板壓力的同步性，更加說明了提高支架初撐力的重要性。

3 結 論

（1）由現場分析可得，工作面初次垮落步距為15～20m，平均為18m。工作面從58m前后推進至94.54m前后基本頂共來壓5～6次，監測支架來壓較為明顯，但持續時間較短。工作面上部、中部、下部周期來壓步距分別為6.46，6.66，6.55m，相差不大，強度也不大。工作面周期來壓步距為3.78～11.97m，平均為6.62m。

圖2 各支架循環初撐力曲線

（2）所有監測支架平均循環末阻力為26.01 MPa（2151.21kN），約為支架額定工作阻力39.9 MPa（3300kN）的65.19%。其中工作面上部支架循環末阻力為30.39MPa（2513.47kN），為支架額定工作阻力的76.17%，支架壓力較大；工作面的中部支架循環末阻力的平均值為25.91MPa（2142.94 kN），為支架額定工作阻力的64.94%；工作面的下部支架循環末阻力為21.84MPa（1806.32kN），為支架額定工作阻力的54.74%。

（3）所有監測支架的初撐力距其額定初撐力差距均較大，支架初撐力波動范圍為較大，最高達到30.5MPa，最低只有1.5MPa。9＃、30＃、50＃和72＃支架的平均初撐力分別為19.02MPa（1573.09 kN）、16.93MPa（1400.23kN）、17.44MPa（1442.41kN）和11.95MPa（988.35kN），分別為額定初撐力31.5MPa（2 6 0 0kN）的60.38%、53.75%、55.37%和37.94%，支架總體平均初撐力為16.34MPa（1351.43kN），為額定初撐力31.5 MPa（2600kN）的51.86%，支架的平均初撐力偏小。

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2012－02－13）

宋冠忠（1980－），男，山東曲阜人，助理工程師，主要從事礦山開采工作。