5470Y工作面壓力分析

王昆

摘要：5470Y工作面位于-800水平四采外區域，該區域7煤層巷道發生過集中壓力顯現現象，為確定該工作面是否存在沖擊危險，通過鉆屑法及頂板動態儀對該工作面壓力進行分析。

關鍵詞：鉆屑極限；應力鉆孔；動力現象

中圖分類號：TD172 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0085-03

1 鉆泄法分析

鉆屑法是通過在煤層中鉆小直徑鉆孔（直徑42～50mm），根據鉆孔在不同深度排出的煤粉量及其變化規律以及有關動力現象判斷沖擊危險的一種方法。

1.1 基本原理

鉆屑法的原理就是通過測量鉆孔煤粉量的大小以確定相應的煤體應力狀態，因此，研究煤粉量與煤體應力之間的定量關系是實施這種方法的理論基礎，也是近代巖體力學的一個新課題煤體鉆孔力學的主要內容。國內外不少學者進行了理論分析、室內模擬和實測試驗。

此外，若將煤粉鉆孔視為在沖擊危險區開掘了一個微型巷道，則制造煤粉鉆孔，就猶如規模縮小了的沖擊地壓模擬試驗。打鉆時鉆孔沖擊、粒度、推進時間和推進力的變化以及鉆桿被夾持等有關動力效應，亦有可能成為鑒別沖擊危險的依據。

極限煤粉量：極限煤粉量，指的是在極限煤體壓力作用下所產生的煤粉量，是煤體--圍巖力學系統達到極限的平衡條件，即有可能發生沖擊地壓的煤粉量，因而，所計算的極限煤粉量是鑒別和預測沖擊危險的理論依據。

極限煤粉量與距煤壁的距離有關，距離不同，極限煤粉量的數值亦不同。產生極限煤粉量變化的原因是破壞的分區性造成的。

1.2 實施方案

距5470Y工作面超前60m內，對軌道順槽采面側的巷幫進行鉆屑法監測，鉆孔布置如圖3所示，在監測范圍內，每隔10m打一個鉆孔，鉆孔深7m。再次打鉆時，在相鄰兩鉆孔中間打一鉆孔。測量每米煤粉重量，根據煤粉量大小判斷其危險性，注意打鉆時的卡、頂、吸、煤炮現象，并進行沖擊危險判定。

所需儀器及工具：煤電鉆一臺、麻花鉆桿10根、直徑Φ42的鉆頭若干、1m2的風筒布一個和量程為10kg的彈簧秤一個。

1.3 數據記錄與分析

按照方案設計，于1月11、12日在5470Y軌道巷共打了10個鉆孔，共得到40個數據。鉆孔編號與鉆孔距工作面距離的對應關系，如表1所示。具體得到的每米煤粉量數據，如表2所示。

需要說明的是，2號鉆孔約在4.5～5.0m處有吸鉆現象，5號鉆孔約在3.5～4.0m處有吸鉆現象，10號鉆孔約從4.5m處開始出現吸鉆現象，并且特別嚴重，釬桿很難拔出，導致不能繼續打鉆。因為所取的是7m范圍內的煤粉量，釬桿遇矸石后沒有繼續往下打鉆。

由圖4可以看出，每個鉆孔的平均每米煤粉量在2.5～3.5kg之間范圍內變化。每個鉆孔的平均每米煤粉量分別如下所述：1號鉆孔平均每米煤粉量為2.7kg，2號鉆孔平均每米煤粉量為2.6kg，3號鉆孔平均每米煤粉量為3.2kg，4號鉆孔平均每米煤粉量為3.4kg，5號鉆孔平均每米煤粉量為3.0kg，6號鉆孔平均每米煤粉量為2.7kg，7號鉆孔平均每米煤粉量為2.9kg，8號鉆孔平均每米煤粉量為3.3kg，9號鉆孔平均每米煤粉量為2.5kg，10號鉆孔平均每米煤粉量為3.0kg。

由圖5看出，深度為3m處的平均每米煤粉量為2.8kg，深度為4m處的平均每米煤粉量為2.7kg，深度為5m處的平均每米煤粉量為2.9kg，深度為6m處的平均每米煤粉量為3.1kg，深度為7m處的平均每米煤粉量為3.4kg。

1.4 總結

（1）通過10個鉆孔40個數據的分析，總的平均每米煤粉量為3.0kg，變化范圍為2.1～4.3kg，煤粉顆粒較均勻，打鉆過程中煤粉量沒有出現異常增多的現象，煤粉粒度均勻，無較大顆粒出現，打鉆時沒有響聲和微沖擊強度升高的現象。除10號鉆孔外，其余鉆孔沒有出現鉆桿被夾持的動力現象。

（2）10號鉆孔約在3.5m處出現了比較嚴重的吸鉆現象，而且出現了鉆桿被夾持的現象。這是由于該鉆孔位置距斷層較近，在斷裂線一定范圍內出現高應力區，煤體破碎較嚴重所致。

2 支承壓力影響范圍與峰值位置監測分析

2.1 實施方案

（1）超前支承壓力影響范圍及峰值位置監測方。在5470Y工作面軌道巷布置動態儀，如圖6所示，在距開切眼228m處開始安裝，每隔2m安裝一個，共安裝4個。當工作面推進至開切眼185m，開始觀測頂底板下沉量，每次觀測均記錄頂板動態儀至煤壁的距離，將記錄的情況填入相應表格。每個點的觀測時間不少于2小時，每隔20分鐘讀一次數。由于距煤壁7～8m范圍頂板破碎嚴重，頂板已經基本破壞，測得的頂板下沉數據一般要么很大要么為零，已經失去了實際分析意義，所以在觀測時不予考慮。本次觀測的范圍為距工作面距離為9～43m。

所需儀器為頂板動態儀4個。

2.2 觀測數據分析

觀測數據的處理方法：將每個測點頂板動態儀的示數轉換成頂板移近速度，做法是將后次讀數減前次讀數即得這段時間內的頂底板移近量，用該測點觀測的的幾個頂底板移近量求平均值，得出平均頂底板移近量s，采用公式V=s/t得出此觀測點的平均移近速度，單位為“毫米/時”（mm/h）。觀測結束后，根據計算結果，繪出頂板移近速度與超前煤壁距離的關系圖。

本次觀測采用了22個測點的數據，數據處理后繪制的頂板下沉速度與超前煤壁距離的關系圖。

由圖7可以看出，支承壓力影響范圍為38m，支承壓力峰值位置距工作面煤壁15.4m。

參考文獻

[1] 鉆屑法在掘進期間高應力集中區的應用[J].能源技術與管理，2012，6（2）.endprint

摘要：5470Y工作面位于-800水平四采外區域，該區域7煤層巷道發生過集中壓力顯現現象，為確定該工作面是否存在沖擊危險，通過鉆屑法及頂板動態儀對該工作面壓力進行分析。

關鍵詞：鉆屑極限；應力鉆孔；動力現象

中圖分類號：TD172 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0085-03

1 鉆泄法分析

鉆屑法是通過在煤層中鉆小直徑鉆孔（直徑42～50mm），根據鉆孔在不同深度排出的煤粉量及其變化規律以及有關動力現象判斷沖擊危險的一種方法。

1.1 基本原理

鉆屑法的原理就是通過測量鉆孔煤粉量的大小以確定相應的煤體應力狀態，因此，研究煤粉量與煤體應力之間的定量關系是實施這種方法的理論基礎，也是近代巖體力學的一個新課題煤體鉆孔力學的主要內容。國內外不少學者進行了理論分析、室內模擬和實測試驗。

此外，若將煤粉鉆孔視為在沖擊危險區開掘了一個微型巷道，則制造煤粉鉆孔，就猶如規模縮小了的沖擊地壓模擬試驗。打鉆時鉆孔沖擊、粒度、推進時間和推進力的變化以及鉆桿被夾持等有關動力效應，亦有可能成為鑒別沖擊危險的依據。

極限煤粉量：極限煤粉量，指的是在極限煤體壓力作用下所產生的煤粉量，是煤體--圍巖力學系統達到極限的平衡條件，即有可能發生沖擊地壓的煤粉量，因而，所計算的極限煤粉量是鑒別和預測沖擊危險的理論依據。

極限煤粉量與距煤壁的距離有關，距離不同，極限煤粉量的數值亦不同。產生極限煤粉量變化的原因是破壞的分區性造成的。

1.2 實施方案

距5470Y工作面超前60m內，對軌道順槽采面側的巷幫進行鉆屑法監測，鉆孔布置如圖3所示，在監測范圍內，每隔10m打一個鉆孔，鉆孔深7m。再次打鉆時，在相鄰兩鉆孔中間打一鉆孔。測量每米煤粉重量，根據煤粉量大小判斷其危險性，注意打鉆時的卡、頂、吸、煤炮現象，并進行沖擊危險判定。

所需儀器及工具：煤電鉆一臺、麻花鉆桿10根、直徑Φ42的鉆頭若干、1m2的風筒布一個和量程為10kg的彈簧秤一個。

1.3 數據記錄與分析

按照方案設計，于1月11、12日在5470Y軌道巷共打了10個鉆孔，共得到40個數據。鉆孔編號與鉆孔距工作面距離的對應關系，如表1所示。具體得到的每米煤粉量數據，如表2所示。

需要說明的是，2號鉆孔約在4.5～5.0m處有吸鉆現象，5號鉆孔約在3.5～4.0m處有吸鉆現象，10號鉆孔約從4.5m處開始出現吸鉆現象，并且特別嚴重，釬桿很難拔出，導致不能繼續打鉆。因為所取的是7m范圍內的煤粉量，釬桿遇矸石后沒有繼續往下打鉆。

由圖4可以看出，每個鉆孔的平均每米煤粉量在2.5～3.5kg之間范圍內變化。每個鉆孔的平均每米煤粉量分別如下所述：1號鉆孔平均每米煤粉量為2.7kg，2號鉆孔平均每米煤粉量為2.6kg，3號鉆孔平均每米煤粉量為3.2kg，4號鉆孔平均每米煤粉量為3.4kg，5號鉆孔平均每米煤粉量為3.0kg，6號鉆孔平均每米煤粉量為2.7kg，7號鉆孔平均每米煤粉量為2.9kg，8號鉆孔平均每米煤粉量為3.3kg，9號鉆孔平均每米煤粉量為2.5kg，10號鉆孔平均每米煤粉量為3.0kg。

由圖5看出，深度為3m處的平均每米煤粉量為2.8kg，深度為4m處的平均每米煤粉量為2.7kg，深度為5m處的平均每米煤粉量為2.9kg，深度為6m處的平均每米煤粉量為3.1kg，深度為7m處的平均每米煤粉量為3.4kg。

1.4 總結

（1）通過10個鉆孔40個數據的分析，總的平均每米煤粉量為3.0kg，變化范圍為2.1～4.3kg，煤粉顆粒較均勻，打鉆過程中煤粉量沒有出現異常增多的現象，煤粉粒度均勻，無較大顆粒出現，打鉆時沒有響聲和微沖擊強度升高的現象。除10號鉆孔外，其余鉆孔沒有出現鉆桿被夾持的動力現象。

（2）10號鉆孔約在3.5m處出現了比較嚴重的吸鉆現象，而且出現了鉆桿被夾持的現象。這是由于該鉆孔位置距斷層較近，在斷裂線一定范圍內出現高應力區，煤體破碎較嚴重所致。

2 支承壓力影響范圍與峰值位置監測分析

2.1 實施方案

（1）超前支承壓力影響范圍及峰值位置監測方。在5470Y工作面軌道巷布置動態儀，如圖6所示，在距開切眼228m處開始安裝，每隔2m安裝一個，共安裝4個。當工作面推進至開切眼185m，開始觀測頂底板下沉量，每次觀測均記錄頂板動態儀至煤壁的距離，將記錄的情況填入相應表格。每個點的觀測時間不少于2小時，每隔20分鐘讀一次數。由于距煤壁7～8m范圍頂板破碎嚴重，頂板已經基本破壞，測得的頂板下沉數據一般要么很大要么為零，已經失去了實際分析意義，所以在觀測時不予考慮。本次觀測的范圍為距工作面距離為9～43m。

所需儀器為頂板動態儀4個。

2.2 觀測數據分析

觀測數據的處理方法：將每個測點頂板動態儀的示數轉換成頂板移近速度，做法是將后次讀數減前次讀數即得這段時間內的頂底板移近量，用該測點觀測的的幾個頂底板移近量求平均值，得出平均頂底板移近量s，采用公式V=s/t得出此觀測點的平均移近速度，單位為“毫米/時”（mm/h）。觀測結束后，根據計算結果，繪出頂板移近速度與超前煤壁距離的關系圖。

本次觀測采用了22個測點的數據，數據處理后繪制的頂板下沉速度與超前煤壁距離的關系圖。

由圖7可以看出，支承壓力影響范圍為38m，支承壓力峰值位置距工作面煤壁15.4m。

參考文獻

[1] 鉆屑法在掘進期間高應力集中區的應用[J].能源技術與管理，2012，6（2）.endprint

摘要：5470Y工作面位于-800水平四采外區域，該區域7煤層巷道發生過集中壓力顯現現象，為確定該工作面是否存在沖擊危險，通過鉆屑法及頂板動態儀對該工作面壓力進行分析。

關鍵詞：鉆屑極限；應力鉆孔；動力現象

中圖分類號：TD172 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0085-03

1 鉆泄法分析

鉆屑法是通過在煤層中鉆小直徑鉆孔（直徑42～50mm），根據鉆孔在不同深度排出的煤粉量及其變化規律以及有關動力現象判斷沖擊危險的一種方法。

1.1 基本原理

鉆屑法的原理就是通過測量鉆孔煤粉量的大小以確定相應的煤體應力狀態，因此，研究煤粉量與煤體應力之間的定量關系是實施這種方法的理論基礎，也是近代巖體力學的一個新課題煤體鉆孔力學的主要內容。國內外不少學者進行了理論分析、室內模擬和實測試驗。

此外，若將煤粉鉆孔視為在沖擊危險區開掘了一個微型巷道，則制造煤粉鉆孔，就猶如規模縮小了的沖擊地壓模擬試驗。打鉆時鉆孔沖擊、粒度、推進時間和推進力的變化以及鉆桿被夾持等有關動力效應，亦有可能成為鑒別沖擊危險的依據。

極限煤粉量：極限煤粉量，指的是在極限煤體壓力作用下所產生的煤粉量，是煤體--圍巖力學系統達到極限的平衡條件，即有可能發生沖擊地壓的煤粉量，因而，所計算的極限煤粉量是鑒別和預測沖擊危險的理論依據。

極限煤粉量與距煤壁的距離有關，距離不同，極限煤粉量的數值亦不同。產生極限煤粉量變化的原因是破壞的分區性造成的。

1.2 實施方案

距5470Y工作面超前60m內，對軌道順槽采面側的巷幫進行鉆屑法監測，鉆孔布置如圖3所示，在監測范圍內，每隔10m打一個鉆孔，鉆孔深7m。再次打鉆時，在相鄰兩鉆孔中間打一鉆孔。測量每米煤粉重量，根據煤粉量大小判斷其危險性，注意打鉆時的卡、頂、吸、煤炮現象，并進行沖擊危險判定。

所需儀器及工具：煤電鉆一臺、麻花鉆桿10根、直徑Φ42的鉆頭若干、1m2的風筒布一個和量程為10kg的彈簧秤一個。

1.3 數據記錄與分析

按照方案設計，于1月11、12日在5470Y軌道巷共打了10個鉆孔，共得到40個數據。鉆孔編號與鉆孔距工作面距離的對應關系，如表1所示。具體得到的每米煤粉量數據，如表2所示。

需要說明的是，2號鉆孔約在4.5～5.0m處有吸鉆現象，5號鉆孔約在3.5～4.0m處有吸鉆現象，10號鉆孔約從4.5m處開始出現吸鉆現象，并且特別嚴重，釬桿很難拔出，導致不能繼續打鉆。因為所取的是7m范圍內的煤粉量，釬桿遇矸石后沒有繼續往下打鉆。

由圖4可以看出，每個鉆孔的平均每米煤粉量在2.5～3.5kg之間范圍內變化。每個鉆孔的平均每米煤粉量分別如下所述：1號鉆孔平均每米煤粉量為2.7kg，2號鉆孔平均每米煤粉量為2.6kg，3號鉆孔平均每米煤粉量為3.2kg，4號鉆孔平均每米煤粉量為3.4kg，5號鉆孔平均每米煤粉量為3.0kg，6號鉆孔平均每米煤粉量為2.7kg，7號鉆孔平均每米煤粉量為2.9kg，8號鉆孔平均每米煤粉量為3.3kg，9號鉆孔平均每米煤粉量為2.5kg，10號鉆孔平均每米煤粉量為3.0kg。

由圖5看出，深度為3m處的平均每米煤粉量為2.8kg，深度為4m處的平均每米煤粉量為2.7kg，深度為5m處的平均每米煤粉量為2.9kg，深度為6m處的平均每米煤粉量為3.1kg，深度為7m處的平均每米煤粉量為3.4kg。

1.4 總結

（1）通過10個鉆孔40個數據的分析，總的平均每米煤粉量為3.0kg，變化范圍為2.1～4.3kg，煤粉顆粒較均勻，打鉆過程中煤粉量沒有出現異常增多的現象，煤粉粒度均勻，無較大顆粒出現，打鉆時沒有響聲和微沖擊強度升高的現象。除10號鉆孔外，其余鉆孔沒有出現鉆桿被夾持的動力現象。

（2）10號鉆孔約在3.5m處出現了比較嚴重的吸鉆現象，而且出現了鉆桿被夾持的現象。這是由于該鉆孔位置距斷層較近，在斷裂線一定范圍內出現高應力區，煤體破碎較嚴重所致。

2 支承壓力影響范圍與峰值位置監測分析

2.1 實施方案

（1）超前支承壓力影響范圍及峰值位置監測方。在5470Y工作面軌道巷布置動態儀，如圖6所示，在距開切眼228m處開始安裝，每隔2m安裝一個，共安裝4個。當工作面推進至開切眼185m，開始觀測頂底板下沉量，每次觀測均記錄頂板動態儀至煤壁的距離，將記錄的情況填入相應表格。每個點的觀測時間不少于2小時，每隔20分鐘讀一次數。由于距煤壁7～8m范圍頂板破碎嚴重，頂板已經基本破壞，測得的頂板下沉數據一般要么很大要么為零，已經失去了實際分析意義，所以在觀測時不予考慮。本次觀測的范圍為距工作面距離為9～43m。

所需儀器為頂板動態儀4個。

2.2 觀測數據分析

觀測數據的處理方法：將每個測點頂板動態儀的示數轉換成頂板移近速度，做法是將后次讀數減前次讀數即得這段時間內的頂底板移近量，用該測點觀測的的幾個頂底板移近量求平均值，得出平均頂底板移近量s，采用公式V=s/t得出此觀測點的平均移近速度，單位為“毫米/時”（mm/h）。觀測結束后，根據計算結果，繪出頂板移近速度與超前煤壁距離的關系圖。

本次觀測采用了22個測點的數據，數據處理后繪制的頂板下沉速度與超前煤壁距離的關系圖。

由圖7可以看出，支承壓力影響范圍為38m，支承壓力峰值位置距工作面煤壁15.4m。

參考文獻

[1] 鉆屑法在掘進期間高應力集中區的應用[J].能源技術與管理，2012，6（2）.endprint