煤礦礦壓觀測與數(shù)據(jù)分析研究

李慶國

（山東省兗礦集團(tuán)石拉烏素煤礦，山東 濟(jì)寧 272100）

1 觀測工作面的自然狀況

對整體工作面進(jìn)行分析，煤層頂板在進(jìn)行粉砂的控制中，均與泥巖進(jìn)行相應(yīng)混合，涌水量控制上通常為100 m3/d。同時(shí)，煤層的傾角一般為1°～2°。在沒有斷層的地質(zhì)控制中，其相應(yīng)的水文條件在工作面的控制中可以采用ZH2200/10/30/?125×4+?100×1 型液壓支架支護(hù)頂板，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)端選用差異化阻力框架，參數(shù)為2 200 kN/架；支撐力控制上，其整體的支架長度大約在2.83 m，寬度為755 mm；自然崩落法的層面管理應(yīng)用中，其相應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)特征明顯，其主要采用DZ25-25/100S單體液壓支柱配π型鋼梁加強(qiáng)支護(hù)。通過對不同支護(hù)端的整體調(diào)整進(jìn)行煤礦礦壓的全面觀測，最終優(yōu)化整合煤礦結(jié)構(gòu)控制體系。

2 主要觀測內(nèi)容

根據(jù)某煤礦II-3主要情況，需要對其工作面的變化進(jìn)行多層面的考慮及分析，礦壓觀測中的內(nèi)容主要有以下3方面：①在工作支護(hù)面的荷載控制中，需要對支架的變化情況進(jìn)行參數(shù)的具體觀測分析。同時(shí)，在不同的壓力作用下，其相應(yīng)的動壓參數(shù)同樣需要進(jìn)行觀測。②在周期性步距的支撐過程中，需要對整體的影響范圍進(jìn)行觀測，在進(jìn)行工作面的測定中，其相應(yīng)的礦壓規(guī)律也會得到較為直觀的顯現(xiàn)。③工作面的荷載觀測。在進(jìn)行工作面的荷載觀測中，需要采用不同的方式使得整體的觀測效果更加明顯，同時(shí)，在信息量控制中，要結(jié)合不同的觀測效果使得其整體的觀測價(jià)值更加明確。

3 礦壓觀測手段及其測點(diǎn)布置

3.1 工作面支架載荷的觀測

在支架荷載的整體觀測中與主體周期性的控制中，需要結(jié)合其整體的周期性特征對來壓強(qiáng)度變化進(jìn)行圍巖運(yùn)動規(guī)律分析，同時(shí)，在持續(xù)性的觀測控制中，其相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)更加合理。在支架荷載的測定中，可利用YPZ-60型自動記錄儀來對觀測面信息量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與控制。在進(jìn)行頂層信息的觀測中，需結(jié)合其整體的結(jié)構(gòu)端的變化進(jìn)行多條觀測線的測量，提升層端布置距離的顯著性。

3.2 工作面超前支承壓力的觀測

在煤壁的工作面控制中，其不同的支承壓力也會存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性的變化。在進(jìn)行壓力范圍的持續(xù)影響下，其相應(yīng)的工作面也能在整體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整下進(jìn)行持續(xù)性的工作推進(jìn)。在進(jìn)行應(yīng)力大小的變化中，相應(yīng)的應(yīng)力變化點(diǎn)也能得到相應(yīng)的捕捉。在應(yīng)力點(diǎn)的多層作用下，其支撐也能得到絕對性的改變，即以定點(diǎn)的應(yīng)力變化間接地觀測超前支承壓力的影響范圍和影響程度。在本礦壓觀測工程中，對于檢測儀變化端的控制，需要對承端結(jié)構(gòu)點(diǎn)的峰值點(diǎn)進(jìn)行安裝位置的具體測定。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)性的測定中，通過對其工作面的距離進(jìn)行準(zhǔn)確分析，以確定超前支承壓力影響范圍和峰值點(diǎn)。

4 礦壓觀測結(jié)果分析

4.1 支架載荷觀測結(jié)果分析

經(jīng)過為期20 d、3個循環(huán)的現(xiàn)場觀測，得出了較為精確的工作面的層數(shù)，其在15#、32#、50#支架的實(shí)際支護(hù)中，不同觀測面在支護(hù)阻力的控制中也會出現(xiàn)相應(yīng)的阻力改變，相應(yīng)的觀測面與變化阻線的變化如圖1所示。

圖1 觀測面與變化阻線的變化

在整體的工作面支護(hù)架的測定中，需要根據(jù)平均支護(hù)阻力進(jìn)行均值的計(jì)算，其相應(yīng)的pcp′=1 507.1（kN/架）；均值最大值 pmax=1 587.2（kN/架）；支護(hù)阻力最大值均值pcp′=1 527.4 （kN/架）；支護(hù)阻力最大值 pmax′=1 619.1（kN/架）。

在平均強(qiáng)度的計(jì)算中，應(yīng)結(jié)合其最大控頂距按平均支護(hù)阻力計(jì)算支護(hù)強(qiáng)度，并對不同的支護(hù)強(qiáng)度進(jìn)行較為明確的體系分析，進(jìn)而使得多層面體系控制中步距強(qiáng)度更加明確。

4.2 來壓步距的確定

在進(jìn)行來壓步距的整體確定中，需要根據(jù)工作面的支護(hù)阻力的變化情況確定Pcp均值坐標(biāo)，并對其支護(hù)阻力的變化曲線進(jìn)行較為明確的控制分析，其計(jì)算公式為Pcp=Pcp′+σp=1 507.1+47.6=1 554.7（kN/架）。

在進(jìn)行來壓步距的確定中，Pcp的峰值與固定壓力的變化層也會出現(xiàn)不同的層次變化。因此，在進(jìn)行峰值的整體控制與推進(jìn)過程中，需要結(jié)合其整體步壓變化情況進(jìn)行參數(shù)體系的確定。在動壓系數(shù)的持續(xù)作用下，其不同步距應(yīng)比實(shí)測值稍大。結(jié)合不同的周期觀測，其整體的動壓系數(shù)在N系統(tǒng)結(jié)構(gòu)端的確定中存在動壓系數(shù)的周期性的衡量，在整體的計(jì)算中，其動壓系數(shù)為n=pc/pn=1 577.1/1 507.1=1.05.

5 結(jié)束語

本煤礦礦壓觀測中，通過數(shù)據(jù)采集、分析與處理，在超前支撐壓力作用下其相應(yīng)的范圍影響也會出現(xiàn)不同的峰值點(diǎn)，在斷層工作面的煤壁前端3～7 m同樣會出現(xiàn)不同均值波動，因此，本工作面使用的 ZH2200/10/30/?125×4+?100×1組合頂梁組合懸移機(jī)采液壓支架工作狀態(tài)比較理想，且工作阻力富余量較大，頂板的控制效果好，具有一定的參考價(jià)值。

［1］許海濤，沈玉旭.內(nèi)蒙古某煤礦綜采工作面礦壓觀測分析［J］.山西能源學(xué)院學(xué)報(bào)，2017（03）.

［2］王愛文，陳鎣，張站濤.石場煤礦礦壓觀測與分析［J］.煤炭工程，2016（08）.

［3］孟凡剛.六家煤礦運(yùn)輸巷道礦壓觀測與數(shù)據(jù)分析［J］.礦業(yè)快報(bào)，2015（06）.