多煤層開采工作面液壓支架工作阻力研究

柴 廣

（同煤集團 同家梁礦，山西 大同 037003）

對應多煤層開采，下部煤層開采處于不同的煤柱賦存條件，工作面支架的工作阻力存在著較大的差異，嚴重會引起壓架等強烈壓力顯現［1-4］。因此，本文以大同礦區同家梁礦為例，通過分析8103、8104和8105工作面開采過程中的支架工作阻力變化情況，研究多煤層開采條件下工作面液壓支架工作阻力演化規律，為煤層群下工作面安全開采提供理論指導。

1 工程概況

8103工作面上部對應上覆為侏羅系9#、11#、12#、14#和15#層采空區。 其中對應15#層為8916工作面，對應該工作面西部約250 m為采空區范圍，與該層間距為120 m左右；對應14#層為8218、8216、8214、8212、8210、8208、8206、8204、8202、8203、8205、8207工作面采空區，其間留有很多縱橫交錯的巷間煤柱（見圖1）。

8104對應上覆9#、11#煤層已采空，12#、14#煤層前1300 m范圍內已采空，后半部為不可采區，15#層采空范圍為8104工作面前部約400 m左右，15#層為8914工作面，與該層間距為120 m左右；對應14#層 為 8218、8216、8214、8212、8210、8208、8206、8204、8202工作面采空區與3#～5#層層間距約為115 m，14#煤層與3#～5#層層間距為125～140 m（見圖1）。

8105工作面對應上覆9#、11#、12#、14#煤層大部分為采空區，14#煤層與3#～5#層層間距為130～150 m，上部采空區局部低洼處可能會有積水存在；對應14#層 為 8218、8216、8214、8212、8210、8208、8206、8204、8202工作面采空區，工作面之間留有區段煤柱（見圖1）。

圖1 8103、8104和8105工作面與侏羅系14#煤層的對應關系

2 多煤層采空區下工作面開采液壓支架阻力分析

對目前已開采的8103、8104、8105工作面支架的監測數據，選取其中部分數據對支架的最大工作阻力分布規律進行研究，從覆巖運動規律、侏羅系殘留煤柱和臨側采空區影響對比分析，確定8103工作面的強礦壓影響因素。石炭系煤層采用空間非對稱開發模式，開采石炭二迭系煤層的開拓方式與侏羅系不同，工作面在推進過程中經過上部侏羅系采空區殘留煤柱，對下部工作面和回采巷道產生影響，現對8103、8104和8105工作面所受煤柱影響進行分析。

1）8103工作面工作面液壓支架阻力變化和對應上覆永定莊煤礦14#煤層殘留煤柱見圖2。

圖2 8103工作面液壓支架平均工作阻力曲線

當工作面推進到596 m時，對應上部9#和14#煤層的復合煤柱邊界，從距煤柱邊界前方77 m，支架壓力開始升高，達到12600 kN，工作面在復合煤柱下方期間，來壓強烈；當工作面通過煤柱下方對應區域之后，壓力開始下降，但整體仍然在一個較高水平。

2）8104工作面工作面液壓支架阻力變化和對應上覆永定莊煤礦14#煤層殘留煤柱見圖3。

8104工作面推進到采位200m左右時，液壓支架阻力增大，當工作面推進到440m時，工作面再次見方，支架阻力再次增加，超過13000 kN，對8104工作面的礦壓顯現影響明顯。當工作面推進至641 m時，對應14#煤層陷落柱保護煤柱邊界下方，此時頂板壓力又開始升高，一直持續到煤柱前方50 m；當工作面推進至約740 m時，對應14#煤層中存在15～20 m的區段煤柱，從進入煤柱下方區域之前25 m左右，壓力開始升高，且一直處于較高應力狀態，工作面通過該區域之后壓力降低。根據現場來壓統計，工作面在侏羅系煤柱下方區域開采時，來壓次數頻繁，來壓強烈。

3）8105工作面液壓支架阻力變化和對應上覆永定莊煤礦14#煤層殘留煤柱見圖4。

8105工作面推進到400 m之后，對應侏羅紀實體煤區邊界下方區域，此時頂板壓力開始升高，最大達到13950 kN，工作面在推過煤柱區域100 m范圍內，壓力仍然保持在一個較高水平；當工作面推進至約659 m時，經過上覆14#煤層中18 m寬的區段煤柱對應下方區域，頂板壓力開始升高，在通過該區域后方25 m范圍內，一直處于較高應力狀態；同樣，在工作面推進到796 m時，經過侏羅系14m煤層區段保護煤柱下方區域，在該區域前后方30 m范圍內工作面液壓支架阻力變化較大。

3 結語

1）工作面推進至煤柱下方區域時，來壓次數增加，液壓支架壓力明顯升高，最大達到14000 kN，為額定工作阻力的在該區域，工作面非來壓期間的壓力甚至大于上方無煤柱區域來壓期間的壓力。

2）侏羅系不同寬度煤柱對下方石炭系工作面支架工作阻力的影響不同。工作面在寬度較大煤柱（實體煤區）下方時的支架平均壓力大于在區段煤柱下方時的壓力；工作面在通過寬度較大煤柱對應下部區域后，前方約100 m范圍內壓力仍然維持在較高水平；工作面在區段煤柱對應下部區域前后方25～30 m范圍內壓力較大。