輕放工作面礦壓顯現規律的研究及礦壓防治

陳伯喜+陳剛+丁行增

摘 要：為探索與研究輕放工作面在回采過程中圍巖受采動影響礦壓及其顯現規律， 我們對23上05工作面礦壓進行了連續實時跟蹤觀測記錄、采集、整理分析，總結出了礦壓顯現規律，為今后回采做好礦壓預測預報、管理頂板、防范頂板事故發生都具有十分重要的指導意義。

關鍵詞：輕放工作面；礦壓顯現；礦壓預測

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.066

1 工作面地質及開采技術條件

23上05輕放工作面是二采區東翼第三個工作面，軌道順槽為沿空送巷布置，其南面間隔3 m區段煤柱與23上03運輸順槽相鄰，北側未回采。井下標高-320～-387 m，3上煤層賦存穩定，全區可采，煤層厚度2.4～4.75 m，平均3.8 m，煤層結構簡單，硬度系數為2～2.5，傾角10～24°，平均18°左右，直接頂、基本頂以細砂巖、中砂巖為主，厚度分別為9.8 m、21 m，工作面位于柴里向斜南翼，回采過程中有小型斷層穿過，其中較大的落差2.8 m，傾角約為70°。

工作面采用偽傾斜單一走向長壁輕放后退式采煤法，采空區采用全部垮落法。采高2.2 m，采放比為1：0.73，回采巷道采用梯形11#礦用工字鋼支護，工作面采用輕型放頂煤支架，基本架數量為126架，型號ZFQ2000-16/24，過渡架型號為ZFQ2800-17/26，上下各一架。

2 礦壓觀測及顯現規律

2.1 觀測內容

（1）支架前后柱阻力連續記錄觀測。采用KBJ-60Ⅲ-1型礦用數字綜采支架壓力計分別在工作面上、中、下部布置8個測點，上、中、下部各布置3、2、3個測點，分別布置在126#、110#、95#、80#、60#、30#、17#、5#液壓支架上，其編號分別為1～8號，觀測方法為連續記錄隨回采推進距離對應工作面各點壓力，包括前后柱初撐力、末阻力，具體由礦壓組負責采集整理數據。

（2）巷道圍巖變形觀測。在軌道順槽布置5個斷面觀測點，其間隔為10 m，記錄頂底、兩幫隨工作面推進各點變化量及影響范圍。

2.2 數據整理分析及礦壓顯現運動規律

（1）工作面礦壓隨回采進行而產生變化規律。

通過收集分析大量數據整理得出圖1，由此末阻力隨推進關系的曲線圖統計分析得出五次周期來壓的步距，并結合來壓期間巷道變形嚴重、煤壁片幫、頂板掉渣、安全閥頻繁開啟、悶雷聲發生等現象確定為直接頂初次垮落步距平均值25.9米，老頂垮落后由于支撐及地質條件的變化，以后各次周期性垮落步距各不相同，垮落步距差別較大，老頂初次來壓平均值48.82米，第一周期垮落步距平均值18.17米，其中5#支架因老頂初次來壓后前柱安全閥損壞，因此無法觀測周期來壓。

（2）隨回采進行超前圍巖影響范圍及移動距離。我們選擇了典型的一、三、五三個斷面作為研究對象，通過大量數據整理分析統計可知隨工作面推進巷道頂底、兩幫最大下沉量逐漸增加，當工作面推進至一斷面時，老頂處于相對穩定運動階段，頂板運動比較慢，因此頂底、兩幫變形量比較小；當工作面推進至三斷面時，此時正處于老頂初次來壓階段，老頂巖梁運動非常劇烈，頂底最大下沉量126 mm，兩幫最大移近量70 mm，工作面超前支承壓力對頂底的影響明顯小于對兩幫的影響范圍，這主要是由于頂底板變形受到超前支護的約束，而巷道兩幫的移近量在水平方向上基本不受約束。而移近量方面，雖然有超前支柱的約束，但頂底的變形依然明顯大于兩幫變形，這主要是因為巷道受到垂直支承力的影響，而水平應力則小得多所至，而對于第五斷面由于受過斷層，導致兩幫松動，又處在老頂第一周期來壓的影響，頂底變形正常，兩幫移近量呈現異常。綜上所述取支承壓力對各斷面影響范圍平均值作為超前支護的合理范圍： （15.68+25.65+21.2）/5=20.8 m ，（15.68+25.65+30.8）/5=24.04 m。

3 主要研究結論

3.1 頂板運動規律

在23上05工作面煤巖賦存條件下，直接頂初次垮落步距為25m，老頂初次來壓步距范圍是46～51m，初次來壓平均值49m，周期來壓步距范圍是16～21m，周期來壓平均值18m。

3.2 巷道變形規律

根據三個測點數據分析，在工作面回采過程中超前支護影響范圍20.8m，而對兩幫的平均影響范圍24.04m，但支承壓力對頂底移近量的影響明顯大于兩幫，在老頂初次來壓時，頂底的最大下沉量為126mm，兩幫最大的移近量為70mm，綜合各種條件確定超前影響范圍為20m，超前采用雙排鉸接頂梁配合單體液壓支柱支護。

4 礦壓防治

進一步加強礦壓防治工作具體如下：首先在回采設計時盡量避免形成弧島工作面及支承壓力相對集中區域，避免對采等現象發生，從源頭上排查、杜絕隱患；其次是加強采場及超前支護安全質量標準化工作，嚴格按規程作業，過斷層及破碎帶時要編制措施，保證有足夠的初撐力，乳化泵壓力不底于31.5Mpa，管路、閥組完好不漏液、不串液，安全閥動作靈敏可靠、向煤壁注水、嚴格管理控頂距等措施有效 管理頂板；第三加強日常礦壓觀測，及時進行預測預報，堅持防治結合的原則，達到標本兼治目的，如應力集中、礦壓顯現明顯應采用鉆孔、爆破卸壓等措施進行及時卸壓。

作者簡介：陳伯喜（1975-），男，注冊安全工程師。endprint