超長工作面礦壓顯現規律分析與總結

王晨輝 陳超 劉向偉 仇小祥

摘要：2703綜采對拉工作面為城郊煤礦第一個對拉工作面，其中上段長度165.8m，下段長度176.4m，總計342.2m，本項目針對此超長工作面的礦壓顯現規律進行了數據采集、分析及總結，為今后超長工作面（對拉工作面）提供了一定的借鑒意義。項目主要四個方面分析總結礦壓顯現規律。

關鍵詞：超長工作面;礦壓;周期來壓

1.初采期間

1.1 直接頂的初次垮落

初采初放期間對2703綜采對拉工作面頂板垮落順序進行如下控制：2703工作面下段機尾段直接頂初次垮落→2703工作面上段機尾段直接頂初次垮落→2703工作面下段機尾段基本頂初次來壓→2703工作面上段機尾段基本頂初采來壓。

回采中，2703綜采對拉工作面采空區直接頂按既定順序進行垮落，具體垮落情況見表1。

表1 ?直接頂垮落情況表

日期 垮落范圍 推過工作面下段切眼距離/m 推過工作面上段

切眼距離/m

3月16日中班 234～195# 6.7 —

3月17日夜班 234～170# 5.8 —

3月17日中班 234～160# 6.6 —

3月18日夜班 234～150# 5.5 —

3月18日中班 234～138# 4.8 —

3月19日夜班 234～135# 6.4 —

3月19日中班 234～119# 6.5 —

3月20日夜班 234～115# 9 —

平均垮落步距 6.4 —

3月24日中班 87～113# — 5.3

3月25日中班 60～114# — 5.6

3月27日夜班 50～114# — 6.4

3月28日夜班 45～114# — 7.5

3月29日中班 35～114# — 7.4

3月30日夜班 20～114# — 6.4

4月1日中班 1～114# — 9.1

平均垮落步距 — 6.8

截至3月20日夜班2703工作面下段已完全垮落，直接頂平均垮落步距為6.4m。截至4月1中班，2703工作面上段直接頂垮落至1#支架，平均垮落步距為6.8m。

1.2 基本頂初次來壓規律

根據調斜開采安排，初采初放期間對基本頂初次來壓按從下往上的順序逐段來壓，液壓支架循環末工作阻力曲線如圖1所示。

（a）工作面下段機頭段

（b）工作面下段中間段

（c）上、下段機尾段

（d）工作面上段中間段

（e）工作面上段機頭段

圖1 基本頂初次來壓液壓支架工作阻力曲線圖

3月22日～4月15日工作面呈現分段來壓現象但不明顯，來壓步距35～50m。初次來壓前8.96m厚的直接頂巖層垮落后能有效充填采出空間，基本頂破斷后形成的結構較穩定，對工作面礦壓顯現影響較小，未出現動載現象。

1.3 初采期間，主要結論如下：

（1）2703工作面下段直接頂平均垮落步距為6.4m，上段直接頂平均垮落步距為6.8m。

（2）工作面基本頂呈現分段來壓現象但不明顯，初次來壓步距L初=35～50m。

2.周期來壓

根據監測數據，對支架循環末阻力進行篩選、處理，由于原始觀測數據較多，本項目只摘取了具有代表性的班次觀測的礦壓數據進行分析，如下圖所示：

圖2和圖3分別為10月2日夜班和10月9日夜班的觀測數據（反映的是超長工作面下段周期來壓）：

圖2

圖3

圖4和圖5分別為10月4日夜班和10月10日夜班的觀測數據（反映的是超長工作面中段周期來壓）：

圖4

圖5

圖6和圖7分別為10月6日夜班和10月12日夜班的觀測數據（反映的是超長工作面上段周期來壓）：

圖6

圖7

結論：

（1）超長工作面周期來壓具有分布的不均衡性和來壓的不同步性，有的地方先來壓，有的地方后來壓，但來壓的持續距離大致相等。由圖2到圖3，工作面下巷推進了18.1m;

由圖4到圖5，工作面中間巷推進了18.4m;由圖6到圖7，工作面上巷推進了17.6m;

整個工作面平均周期垮落步距為18.03m。

周期來壓預防措施：

在周期來壓期間采取了加快推進速度，加強工作面支架檢修，保證支架的穩定性，加強支護等方法安全順利度過了各個周期來壓。

（2）超長工作面有三條明顯的壓力中心，分別位于工作面上、中、下部的中心位置（50#、135#、210#），此處的壓力最大，其他支架壓力以此處支架為中心向兩側略減。在實際生產過程中，壓力中心區是漏矸、冒頂、壓壞支架的高發區，因此也是工作面頂板管理的重點關注區域。

3.斷層揭露段壓力顯現情況

下段斷層揭露段（170#～180#段）在三段周期來壓期間壓力均不大，經分析，應為斷層段頂板巖石破碎、應力得到釋放所致。斷層揭露段，要堅持少將快拉，實行帶壓擦頂跟機移架，以減少對頂板的二次擾動。

小結：

（1）通過對監測的壓力數據進行分析可知，個別支架循環末工作阻力已超過了額定工作阻力（3800KN，38.5MPa），建議我礦二水平綜采工作面選用額定工作阻力較高的液壓支架，以滿足頂板支護要求，更好地發揮支架的工作性能。

（2）根據工作面支架大立柱損壞的范圍以及礦壓觀測數據來推測，超長工作面中間段壓力較大，此段是頂板管理的重點部位，為今后的工作面支架布置指明了方向。

4.結束語

通過項目的實施，總結出了2703綜采對拉工作面直接頂初次垮落步距、基本頂初次垮落步距和基本頂周期來壓步距，通過礦壓觀測及支架大立柱實際損壞情況統計，提出了超長工作面頂板管理中的重點關注區域（中間段，即礦壓顯現較大區域），為今后類似工作面回采提供了寶貴的借鑒依據。

作者簡介：

王晨輝（1987—），男，安徽省淮北市，助理工程師，學士學位，2010年畢業于中國礦業大學采礦工程系，現任河南能化集團永煤公司城郊煤礦綜采一隊技術員，主要從事煤礦開采技術與管理工作。