麥垛山煤礦130602綜采工作面頂板初次來(lái)壓分析

楊雄國(guó)

摘要： 通過(guò)130602綜采工作面礦壓在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)聯(lián)系工作面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，對(duì)工作面頂板直接頂及老頂初次來(lái)壓步距進(jìn)行分析研究，總結(jié)出本礦區(qū)直接頂及老頂初次來(lái)壓步距，為確定工作面超前支護(hù)范圍及今后礦井綜采工作面安全回采提供了參考依據(jù)。

Abstract： Based on the real-time data of the mine pressure on-line monitoring system of 130602 fully mechanized working face and combined with the practice in the working face， the first weighting step of the immediate roof and main roof of the working face roof are analyzed， and then the first weighting steps of the immediate roof and main roof of this mining area are summarized， which provide reference for the determination of the forepole scope of the working face and the safe recovery of the working face in the future.

關(guān)鍵詞： 綜采工作面；初次來(lái)壓；來(lái)壓步距

Key words： fully mechanized working face；first weighting；weighting interval

中圖分類號(hào)：TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）07-0118-02

0 引言

麥垛山煤礦井田位于寧夏回族自治區(qū)中東部地區(qū)，采用主斜井、副斜井、副立井、回風(fēng)立井聯(lián)合開(kāi)拓方式。主采煤層為2煤、6煤、18煤，首采煤層為6煤，130602綜采工作面為礦井首采工作面，因此準(zhǔn)確掌握工作面的直接頂及老頂初次來(lái)壓步距，為工作面安全回采及礦井后續(xù)工作面的回采提供了技術(shù)保障。

1 工作面概況

工作面走向長(zhǎng)度4750m，傾斜長(zhǎng)度250m，傾角1°～5°（平均3°），采高2.6m～4.3m，所采煤層為六煤，煤層總體結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。工作面采用MG750/1920-WD型電牽引采煤機(jī)落煤，采用ZY10000/22/45D型兩柱掩護(hù)式液壓支架支護(hù)頂板。

130602工作面順槽采用雙巷布置，共有四條順槽分別是130602工作面1號(hào)風(fēng)巷、130602工作面2號(hào)風(fēng)巷、130602工作面帶式輸送機(jī)巷、130602工作面輔助運(yùn)輸巷。在130602工作面開(kāi)切眼向南50m位置布置130602工作面邊界排水巷，邊界排水巷安裝了3臺(tái)MD450-60×6型水泵，在130602工作面1號(hào)風(fēng)巷布置了2趟φ325mm排水管路，為130602工作面回采期間排水。

2 水文地質(zhì)情況

①六煤煤層最厚4.32m，最薄1.9m，平均厚度3.6m。煤層呈北薄南厚之勢(shì)，厚度變化較大，煤層類型為半暗淡型煤，以暗煤為主，亮煤次之，弱瀝青光澤，內(nèi)生節(jié)理和構(gòu)造節(jié)理發(fā)育，參差狀斷口，較脆，寬條帶層狀結(jié)構(gòu)，硬度小，大部煤層含一層夾矸，局部含2～3層夾矸，與上部明顯接觸，距上部平均2.87m。工作面直接頂為粉砂巖，平均厚4.21m，淺灰～深灰色，層狀，斷口平坦～參差狀，含植物化石及云母碎片，半堅(jiān)硬，水平及波狀層理；在工作面南部底部為一層0.2-0.4m泥巖。老頂為細(xì)砂巖和中～粗砂巖，其中細(xì)砂巖平均厚6.4m，灰白～灰色，塊狀，成分以石英、長(zhǎng)石為主，局部含暗色礦物及煤包體，夾粉砂巖，水平層理，弱含水；中～粗砂巖平均厚7.93m，灰白～灰色：成分以石英、長(zhǎng)石為主，含暗色礦物及煤屑，分選差，泥質(zhì)膠結(jié)，波狀層理，在工作面南部厚、北部薄，下部厚、上部薄，弱含水。

②根據(jù)地質(zhì)報(bào)資料，6煤頂部依地下水水力性質(zhì)、埋藏條件等，由上而下劃分為三個(gè)主要含水層，其中對(duì)工作面回采有影響的有兩個(gè)。

1）直羅組下段砂巖含水層（Ⅱ），分布于整個(gè)井田，含水層厚60.21～317.70m，平均厚度138.70m。巖性主要為灰綠、藍(lán)灰、灰褐色夾紫斑的中、粗粒砂巖為主，俗稱“七里鎮(zhèn)”砂巖，富水性相對(duì)較強(qiáng)，涌水量2.385L/s，單位涌水量0.1677L/s·m，滲透系數(shù)K=0.0985m/d，該含水層下距6煤平均150m。

2）2煤～6煤間砂巖裂隙孔隙承壓含水層（Ⅲ），本含水層巖性由灰、灰白、深灰色不同粒級(jí)的砂巖組成，泥巖和煤層呈互層狀?yuàn)A于含水層之中，平均厚度74.03m，該含水層可劃分為上段（2～4煤間）、下段（4～6煤間）含水層。下段：全井田分布，構(gòu)成6煤老頂，為6煤直接充水含水層。平均厚度33.54m，涌水量2.172L/s，單位涌水量0.028L/s·m，滲透系數(shù)K=0.0616m/d，含水層富水性屬弱含水層，是130602工作面回采時(shí)的直接充水含水層。

③在工作面邊界排水巷設(shè)置邊界水倉(cāng)，甲倉(cāng)容積458m3，乙倉(cāng)容積228m3，總?cè)莘e686m3，安裝三臺(tái)MD450-60×6水泵（兩用一備），？準(zhǔn)325×8無(wú)縫鋼管兩趟，排水系統(tǒng)在工作面試生產(chǎn)前完成安裝、試運(yùn)行，投入使用。

④對(duì)工作面6煤頂板水實(shí)施分階段疏放，第一階段對(duì)切眼300m范圍疏放水工程在試生產(chǎn)前前1個(gè)月完成，并在初采階段按《130602工作面防治水工程設(shè)計(jì)》施工離層水探放工程。

⑤工作面開(kāi)采前，2號(hào)風(fēng)巷及機(jī)巷的涌水量為80m3/h，預(yù)計(jì)工作面回采后，工作面正常涌水量為358m3/h，最大涌水量為502m3/h。

3 工作面來(lái)壓特點(diǎn)

現(xiàn)對(duì)130602綜采工作面從開(kāi)始試采到初次放頂期間頂板壓力變化做如下分析：

3.1 頂板垮落分析

該采面煤層厚度1.9～4.38m，初采初放期間煤層厚度平均4.1m。自8月1日開(kāi)始回采，至8月6日，工作面推進(jìn)了8m，此時(shí)工作面25～140#支架范圍內(nèi)采空區(qū)直接頂開(kāi)始垮落；8月8日，工作面推進(jìn)至18m時(shí)，整個(gè)工作面采空區(qū)直接頂全部垮落，采空區(qū)頂板塌落嚴(yán)密，但工作面支架壓力顯現(xiàn)不明顯。從上述情況可以推斷，直接頂垮落步距為8～18m。

3.2 老頂垮落分析

綜采工作面老頂初次來(lái)壓的顯現(xiàn)規(guī)律應(yīng)根據(jù)實(shí)地觀察來(lái)實(shí)現(xiàn)，本工作面采用KJ216型礦壓觀測(cè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)工作面支架的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)支架壓力傳感器將壓力數(shù)值顯示在KJ216-F型礦壓觀測(cè)分站上，利用傳輸線將支架壓力數(shù)據(jù)傳輸至地面主機(jī)上，并利用專業(yè)的支架數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件將支架壓力曲線顯示在電腦屏幕上，將支架壓力數(shù)據(jù)繪制成曲線圖表，并在表中標(biāo)識(shí)出相應(yīng)位置，根據(jù)曲線圖表上的顏色來(lái)區(qū)分頂板壓力大小。這樣一來(lái)，能夠更為直觀的觀察頂板來(lái)壓步距。

①工作面在8月1日-8月14日推進(jìn)了46m。工作面推進(jìn)速度較慢，根據(jù)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，工作面下部（1#-55#支架）比中上部的工作阻力大，并且工作面頂板壓力主要集中在下部，8月12日支架載荷開(kāi)始明顯升高，直至8月14日上升至最高值36.1MPa，過(guò)后支架載荷明顯下降，并且處于低位狀態(tài)，結(jié)合工作面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，工作面下部出現(xiàn)局部片幫，同時(shí)會(huì)不時(shí)伴隨者頂板斷裂的聲音，說(shuō)明老頂斷裂，工作面中下部率先來(lái)壓，工作面下部初次來(lái)壓步距為46m。

②工作面在8月1日至8月16日推進(jìn)了58m。工作面推進(jìn)速度相對(duì)較慢，根據(jù)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，8月14日工作面中部（56#-105#支架）支架載荷開(kāi)始明顯升高，直至8月16日上升至最高值38MPa，過(guò)后支架載荷明顯下降，并且處于低位狀態(tài)，結(jié)合工作面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，工作面中部出現(xiàn)局部片幫，同時(shí)會(huì)不時(shí)伴隨者頂板斷裂的聲音，說(shuō)明老頂斷裂，工作面中部初次來(lái)壓步距為58m。

③工作面在8月1日至8月17日推進(jìn)了63m。工作面推進(jìn)速度相對(duì)較慢，根據(jù)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，8月15日工作面上部（106#-148#支架）支架載荷開(kāi)始明顯升高，直至8月17日上升至最高值39MPa，過(guò)后支架載荷明顯下降，并且處于低位狀態(tài)，結(jié)合工作面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，工作面中部出現(xiàn)局部片幫，同時(shí)會(huì)不時(shí)伴隨者頂板斷裂的聲音，說(shuō)明老頂斷裂，工作面上部初次來(lái)壓步距為63m。

3.3 工作面涌水量分析

六煤老頂為細(xì)砂巖和中～粗砂巖，弱含水，涌水形式以老空涌水及工作面淋水為主，隨著工作面推進(jìn)，頂板冒落，裂隙帶加大，工作面局部有淋水現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)觀測(cè)，130602工作面正常涌水量為20m3/h。

4 結(jié)語(yǔ)

①130602綜采工作面8月1日開(kāi)始回采，截止8月19日早班，工作面共計(jì)推進(jìn)74m。根據(jù)工作面礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況判斷，直接頂垮落步距為8～18m，老頂初次垮落步距為45～63m，為確定工作面超前支護(hù)范圍及今后礦井綜采工作面安全回采提供了參考依據(jù)。

②回采期間風(fēng)、機(jī)兩巷超前10m范圍內(nèi)頂板局部頂板漿皮開(kāi)裂、掉包、底臌，超前壓力顯現(xiàn)不明顯，因此，風(fēng)、機(jī)兩巷現(xiàn)有超前支護(hù)能滿足要求，即保持20m長(zhǎng)度不變。要嚴(yán)格落實(shí)作業(yè)規(guī)程規(guī)定，根據(jù)超前壓力狀況，及時(shí)調(diào)整兩巷超前支護(hù)長(zhǎng)度，有效控制頂板，確保行人及作業(yè)安全。

③通過(guò)提前1個(gè)月完成對(duì)切眼300m范圍疏放水工程，杜絕了工作面在回采期間，工作面發(fā)生突水事故，為工作面的安全回采奠定了基礎(chǔ)。

④開(kāi)采過(guò)程中，工作面不時(shí)伴隨者頂板斷裂的聲音，局部煤壁片幫嚴(yán)重。因此應(yīng)加強(qiáng)工作面頂板及煤幫的支護(hù)工作，對(duì)頂板破碎段及時(shí)采取超前移架方式支護(hù)頂板，防止漏頂、冒頂、片幫事故發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵廣印.厚層堅(jiān)硬頂板綜采工作面初次放頂技術(shù)管理[J].煤炭技術(shù)，2009（10）.

[2]趙奎.礦山地壓監(jiān)測(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[3]周茂普.沙曲礦綜采工作面頂板來(lái)壓規(guī)律研究[J]. 中州煤炭，2007（04）.