不同長度切眼綜采工作面礦壓顯現對比分析

陳 博，白建軍

（陜西陜煤黃陵礦業 一號煤礦，陜西 延安 727307）

1 概述

黃陵礦業有限公司一號煤礦煤層厚度平均2.18 m， 煤層傾角0°～5°， 屬于單一近水平煤層。井田開拓方式為平硐開拓，采用中央并列與中央分列混合抽出式通風。礦井為高瓦斯礦井，水文地質類型為復雜型。礦井采用綜合機械化長壁后退式采煤工藝，全部垮落法管理頂板。

623綜采工作面是黃陵礦業一號煤礦六盤區首個切眼長度261 m的綜采工作面，該盤區以往工作面切眼長度均為235m，較以前增加26 m，按照623工作面可采長度3703m，平均采高2.45m進行計算，該切眼布置長度較以往切眼布置可多回采原煤0.318 Mt，同時整個盤區可以減少順槽的掘進數量，因此研究長切眼綜采工作面的回采礦壓顯現無論從經濟效益、安全效益、社會效益都具有非常重要的意義。但任何的回采都是建立在安全生產前提，因此有必要對比分析不同切眼長度綜采工作面的礦壓顯現情況。

2 切眼長度的選擇

合理的綜采工作面長度是實現高產、高效的重要條件。在一定范圍內增加工作面長度，有利于提高產量、效率和效益，并能降低巷道掘進率。但工作面長度受設備、煤層地質條件及瓦斯含量等因素制約，同時，切眼增大，生產技術管理的難度也隨之增大。

2.1 地質因素

煤層地質條件是影響工作面長度的重要因素，為了減少開采困難，盤區內劃分工作面時，對于已知的落差大于采高的斷層、較大的褶皺、煤層厚度和傾角急劇變化帶、巖漿巖侵入區，一般以這些地質條件作為工作面上下邊界，這些條件就限值的工作面長度。

小的地質構造往往在開掘巷道或者回采工作面時才知道，容易造成割煤、支護困難，工作面越長，遇到小構造的可能性就越多，因此，在地質構造復雜的區域開采，工作面不宜太長。

瓦斯含量也限制工作面長度。在高瓦斯礦井，工作面的通風能力則是限制工作面長度的重要因素。

2.2 工作面效率

工作面一部分生產人員的工種和工作面長度沒有明顯的關系，如采煤機司機、刮板運輸機司機、泵站司機等；采煤機進刀的時間和進刀的長度是一定的，也與工作面長度無關。

加大工作面長度可以減少與工作面長度無關工種的工作效率，相對減少每班的進刀次數和進刀時間，增加正刀割煤時間，從而有利于增加工作面產量和效率。

2.3 安全

一號煤礦所采煤層具有自然發火傾向，加快工作面的推進速度，保證工作面有足夠的也推進進尺是防止采空區自然發火的有效措施，另外長壁工作面礦壓顯現隨工作面推進速度加快而趨于緩和。顯然，工作面推進速度隨工作面切眼長度加大必然要降低，從而防止采空區自然發火和減緩工作面礦壓顯現考慮，工作面長度加大到一定范圍后，不宜再加長。

2.4 設備條件

我國目前使用的大部分刮板運輸機均按200～250 m的鋪設長度設計，在地址條件好，使用中加強技術管理，工作面長度可在210～230 m左右時，一般都能適應。使用重型刮板運輸機，工作面長度可達300 m以上。

3 623、621綜采工作面礦壓對比分析

3.1 工作面進風支護情況

621、623進風順槽（可采范圍）為矩形巷道，掘寬4.6m，掘高2.8 m。頂板采用錨桿+錨索梁+塑鋼網聯合支護。兩幫采用錨桿+鋼帶+塑鋼網聯合支護，見圖1。

圖1 621、623進順巷道支護斷面

3.2 回采過程中壓力顯現對比分析

2017年在621進風順槽距工作面100 m（巷口向里2800m）、130m（巷口向里2770 m）分別設置A、B兩個巷道收斂觀測點，利用十字測點法觀測巷道頂板下沉量、底鼓量、主幫收斂量、副幫收斂量四組數據。2月20日～3月11日期間，621工作面正常推采，連續觀測621進風順槽A、B兩點22天的收斂數據。將觀測數據繪制成表折線圖，見圖2、圖3。

圖2 A點數據曲線

圖3 B點數據曲線

從圖2、圖3可以看出隨著工作面的推進巷道幫部收斂、底鼓量、頂板下沉量都不斷增大，但是最大日增加量在100 mm左右，能夠滿足日常的安全生產。

2018年在623進風順槽布置相同位置的測點1（巷口向里2800m）、2（巷口向里2770 m）同樣利用十字測點法，分別測量主、副幫部收斂量和頂板下沉量、底鼓量四組數據進行數值對比分析。將觀測數據繪制成圖，見圖4、圖5。

圖4 1點數據曲線

圖5 2點數據曲線

從621觀測數據和623觀測數據對比來看，幫部收斂、頂板下沉以及底板底鼓量都隨著工作面的推進日增幅不斷增大，但兩者相比較巷道變形情況均沒有明顯的變化。

3.3 支架工況分析

圖6 各支架循環工況末阻力

由623綜采工作面各支架來壓判據數值分析可見，各支架最大循環末阻力明顯較大，最大循環末阻力均達到7000 kN以上；各支架平均循環末阻力一般4000～5000kN，均方差一般為1000 kN左右，來壓判據一般為5000～6000kN，平均5570 kN。工作面支架選型額定工作阻力為7800kN，另從623綜采工作面目前的工作面、順槽礦壓顯現來看，巷道設計的支護完全能夠滿足支護要求，現進、回風頂板沒有明顯壓力異常，工作面支架工況也都在最大支撐力范圍內，目前已經順利回采1200 m。

4 結語

本文根據現場數據收集，將261m長切眼623工作面和以往235m切眼621工作面進風順槽的兩個測點從幫部收斂、頂板下沉和底鼓量分別進行了對比，另根據現場的工作面支架工況、進風、回風順槽頂板變化和安全生產實際情況得出結論，623綜采工作面長切眼在目前的支護設計情況下完全能夠滿足安全生產需求。在以后的生產實踐中可以采用長切眼綜采工作面的方式優化礦區的生產接續、經濟效益、盤區布局。