唐山礦綜放工作面礦壓規(guī)律實(shí)測研究

王明強(qiáng)

摘 要：隨著煤礦開采深度的不斷增加，基于淺部開采建立起來的傳統(tǒng)理論已不再適合于深部開采，深部煤炭資源的安全高效開采急需開展新的礦山壓力理論方面相關(guān)研究。目前開灤礦區(qū)部分采區(qū)已進(jìn)入深部開采，本文以唐山礦Y485工作面為研究對象，通過現(xiàn)場實(shí)測的方法，深入研究深井特厚煤層綜放工作面礦壓規(guī)律，為工作面的推進(jìn)以及礦井的安全生產(chǎn)提供切實(shí)可行的數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：綜放工作面 深部開采 礦壓規(guī)律

中圖分類號：TD32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）04（b）-0000-00

1 引言

目前，國內(nèi)煤礦開采大多以地采為主，礦床開采必然會改變原巖的原始平衡狀態(tài)。當(dāng)巖體一旦被采動，原巖的原始平衡狀態(tài)必將會發(fā)生改變，將會出現(xiàn)新的不平衡應(yīng)力場。在這種新的不平衡應(yīng)力場作用下，將會發(fā)生一系列的巖體變形和破壞，嚴(yán)重情況下，還會導(dǎo)致圍巖的大范圍失穩(wěn)或者破壞，通常情況下，我們把巖體的這種應(yīng)力變化過程稱為礦山壓力顯現(xiàn)。

開灤礦區(qū)部分采區(qū)已進(jìn)入深部開采，由于處于“三高一擾動”的復(fù)雜力學(xué)環(huán)境，使得深部煤礦災(zāi)害特征與淺部明顯不同，基于淺部開采建立起來的傳統(tǒng)理論已不再適合于深部開采。本文以開灤集團(tuán)唐山礦Y485工作面為研究對象，分析工作面支架壓力數(shù)據(jù)，掌握Y485工作面的礦壓規(guī)律，得出其初次來壓步距、周期來壓步距等指標(biāo)，對于充分發(fā)揮綜放開采工藝的優(yōu)勢和實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)等具有重大意義。

2工程概況

唐山礦全井田共有八個(gè)可采煤層，其中5、8、9煤層全井田范圍可采。Y485工作面位于岳胥區(qū)13～14水平，為本區(qū)第二個(gè)工作面。地面標(biāo)高+5～+8.15m，工作面標(biāo)高-750～-1016.4 m。其中Y485工作面走向長為1400m，傾斜長150 m。從地質(zhì)資料上看，本采區(qū)煤層為8、9煤層分合區(qū)，且大部分為8、9煤合區(qū)，煤層總厚為7.81～9.50 m，煤層穩(wěn)定，該煤層進(jìn)行綜放開采。

3 Y485工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律實(shí)測研究

為掌握Y485工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，在工作面布置了支架壓力監(jiān)測儀器，在第10號支架上安裝第一塊支架壓力表，依次每10架安裝一塊，支架壓力表安裝位置為10#、23#、36#、49#、62#、75#、88#支架。將所有壓力觀測點(diǎn)分為3個(gè)觀測區(qū)，10#、23#為下部觀測區(qū)，36#、49#、62#為中部觀測區(qū)，75#、88#為上部觀測區(qū)。通過分析這7個(gè)支架壓力表所采集的數(shù)據(jù)，總結(jié)出工作面持續(xù)推進(jìn)過程中的來壓規(guī)律。

分別從上部、中部、下部觀測區(qū)的支架壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

（1）處于上部觀測區(qū)的10#支架所受靜載較大，但來壓規(guī)律不明顯。23#支架具有明顯的初次來壓現(xiàn)象，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到其最大來壓步距為28.1m，最小來壓步距為4.5m，平均來壓步距為16.4m；最大非來壓時(shí)支架平均阻力為4946.0KN，最小非來壓時(shí)支架平均阻力為3428.0KN，平均非來壓時(shí)支架平均阻力為4403.4KN；最大來壓時(shí)支架阻力為6660.9KN，最小來壓時(shí)支架阻力為5357.0KN，平均來壓時(shí)支架阻力為6072.9KN；最大動載系數(shù)為1.94，最小動載系數(shù)為1.25，平均動載系數(shù)為1.39；最大來壓持續(xù)長度為3.5m，最小來壓持續(xù)長度為0.2m，平均來壓持續(xù)長度為2.2m。

（2） 36#支架初次來壓現(xiàn)象不明顯，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到其最大來壓步距為46.0m，最小來壓步距為19.2m，平均來壓步距為32.4m；最大非來壓時(shí)支架平均阻力為4885.0KN，最小非來壓時(shí)支架平均阻力為4125.9KN，平均非來壓時(shí)支架平均阻力為4358.0KN；最大來壓時(shí)支架阻力為6168.0KN，最小來壓時(shí)支架阻力為5696.1KN，平均來壓時(shí)支架阻力為5893.6 KN；最大動載系數(shù)為1.41，最小動載系數(shù)為1.21，平均動載系數(shù)為1.36；最大來壓持續(xù)長度為6.8m，最小來壓持續(xù)長度為0.2m，平均來壓持續(xù)長度為2.2m。

49#支架最大來壓步距為53.0m，最小來壓步距為20.0m，平均來壓步距為36.5m；最大非來壓時(shí)支架平均阻力為4854.0KN，最小非來壓時(shí)支架平均阻力為4433.0KN，平均非來壓時(shí)支架平均阻力為4643.5KN；最大來壓時(shí)支架阻力為6065.0KN，最小來壓時(shí)支架阻力為5901.0KN，平均來壓時(shí)支架阻力為5983.0 KN；最大動載系數(shù)為1.33，最小動載系數(shù)為1.25，平均動載系數(shù)為1.29；來壓持續(xù)長度均為1.0。

62#支架最大來壓步距為39.5m，最小來壓步距為11.5m，平均來壓步距為21.3m，；最大非來壓時(shí)支架平均阻力為4782.7KN，最小非來壓時(shí)支架平均阻力為4166.0KN，平均非來壓時(shí)支架平均阻力為4529.0KN；最大來壓時(shí)支架阻力為6599.0KN，最小來壓時(shí)支架阻力為5408.0KN，平均來壓時(shí)支架阻力為5991.2 KN；最大動載系數(shù)為1.47，最小動載系數(shù)為1.14，平均動載系數(shù)為1.33；最大來壓持續(xù)長度為10.0m，最小來壓持續(xù)長度為1.0m，平均來壓持續(xù)長度為3.0m。

（3） 75#支架工作阻力所受靜載較大，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到其最大來壓步距為42.0m，最小來壓步距為28.5m，平均來壓步距為35.3m；最大非來壓時(shí)支架平均阻力為4649.0KN，最小非來壓時(shí)支架平均阻力為4392.0KN，平均非來壓時(shí)支架平均阻力為4520.5KN；最大來壓時(shí)支架阻力為5244.0KN，最小來壓時(shí)支架阻力為5224.0KN，平均來壓時(shí)支架阻力為5234.0 KN；最大動載系數(shù)為1.19，最小動載系數(shù)為1.12，平均動載系數(shù)為1.16；最大來壓持續(xù)長度為1.0m，最小來壓持續(xù)長度為0.5m，平均來壓持續(xù)長度為0.8m。

88#支架工作阻力所受靜載較大，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到其最大來壓步距為28.5m，最小來壓步距為7.5m，平均來壓步距為16.7m；最大非來壓時(shí)支架平均阻力為4700.0KN，最小非來壓時(shí)支架平均阻力為4485.0KN，平均非來壓時(shí)支架平均阻力為4628.3KN；最大來壓時(shí)支架阻力為5254.0KN，最小來壓時(shí)支架阻力為5172.0KN，平均來壓時(shí)支架阻力為5206.3 KN；最大動載系數(shù)為1.15，最小動載系數(shù)為1.10，平均動載系數(shù)為1.13；最大來壓持續(xù)長度為1.0m，最小來壓持續(xù)長度為0.5m，平均來壓持續(xù)長度為0.7m。

4 小結(jié)

通過在工作面支架上安裝壓力表監(jiān)測支架壓力，根據(jù)10#、23#、36#、49#、62#、75#、88#支架的壓力數(shù)據(jù)總結(jié)出了Y485工作面的來壓規(guī)律：

（1）工作面機(jī)頭部分來壓現(xiàn)象不明顯，機(jī)頭和機(jī)尾部分靜載較大。

（2）工作面初次來壓步距最大處為53m，最小處為28.1m，平均為32.3m。

（3）工作面周期來壓步距最大為48m，最小為7.5m，平均為26.4m。

參考文獻(xiàn)

[1]錢鳴高，石平五，許家林.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.

[2]中國科學(xué)院香山會議辦公室.深部高應(yīng)力下的資源開采與地下工程[A].地球科學(xué)進(jìn)展，2002， 17（2）：295-298.

[3]何滿潮，謝和平，彭蘇萍，姜耀東.深部開采巖體力學(xué)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005，24（16）：2803-2813.

[4]馬書明，呂文玉，孫丙玉.深部采場礦山壓力理論研究現(xiàn)狀及趨勢[J].煤炭工程， 2010（10）：87-89.