礦壓觀測在綜采工作面的應用

劉鵬

中煤陜西榆林能源化工有限公司 陜西榆林 719000

1 觀測內容

為準確掌握1401綜放面老頂初次來壓、周期來壓步距和強度，分析回采空間支架與圍巖相互作用關系，為合理選擇采煤參數，支護方式和頂板管理方法提出要求和提供依據，本次礦壓觀測主要包括以下內容：

（1）1401綜放面支架工作阻力現場實測。工作面設置3個測站，連續監測，采集工作面各測點支架的工作阻力。

（2）1401綜放面支架工況現場實測。觀測記錄支架的工作效果、煤壁的片幫、頂板破碎等情況。

（3）1401綜放面礦壓顯現規律研究分析。應用信息技術和“yHy-60”型工礦監測儀礦壓綜合數據處理系統軟件，分析總結該綜放面的礦壓顯現規律，包括初次來壓步距、周期來壓步距、周期來壓強度等[1]。

2 觀測目的

礦壓觀測的目的和研究目標為：揭示1401綜放面的采場礦壓顯現規律，掌握其初次來壓和周期來壓的步距和強度，掌握巷道礦壓的顯現規律，并分析工作面支架的適應性，為4#煤后續綜放面的頂板管理與支架選型提供借鑒。

3 觀測設備和方法

工作面觀測設備采用“yHy-60”型工礦監測儀監測支架工作狀況。該工礦儀監測數據及時、充分，并可調節觀測數據的時間間隔，觀測的數據可儲存到工礦儀里，并由紅外采集器采集數據，采集數據方便、完整。

“yHy-60”型工礦監測儀具有配套的綜合數據處理系統軟件。紅外采集器從監測儀采集完數據后直接通過RS232通訊接口與計算機通信。該處理軟件具有以下特點：

（1）系統設置：憑密碼可設置井下工作面參數設計；

（2）數據處理功能：可對井下工作面支架工況檢測受力分析，曲線報表輸出及壓力直方圖顯示；

（3）數據存儲和打印功能：根據井下實際工作要求可編制并打印日常井下工作參數報表。

4 礦壓觀測方案

為了分析沿工作面面長方向不同部位頂板的來壓規律、顯現程度、支架的支護質量以及開采邊界條件的影響，進而掌握整個工作面的壓力分布情況，以采取針對性的有效控制措施，工作面測區布置如下：沿工作面自上而下布置三個測區，即Ⅰ測區（1#、8#、20#、22#），Ⅱ測區（58#、60#）和Ⅲ測區（98#、100# 、115#、122#），其中，中部測區的58#和60#支架各采用兩部測力儀來記錄其前后柱的工作阻力。從開切眼開始連續監測支架載荷和頂板壓力，整體研究1401綜采面采場礦壓顯現規律和支架工況。在每個測區支架的立柱上安設測壓計連續記錄支架立柱的工作阻力；同時觀測每個測區處煤壁的片幫、端面的冒頂情況，掌握工作面不同部位及整個工作面的礦壓顯現情況[2]。

5 頂板來壓特征

1401綜放面礦壓監測時間自2008年7月27日工作面初始推進至2008年9月22日。監測期間工作面推進120m。連續記錄式的礦壓監測儀器對液壓支架的壓力數據進行及時、完整的監測，為準確分析工作面礦山壓力變化規律創造了條件。

觀測期間58#、60#支架的工作阻力變化規律明顯：58#支架初次來壓時循環末阻力達到4200KN，已經超過支架的額定工作阻力；周期來壓的循環末阻力3500 KN以上，達到額定工作阻力的87.5%；非來壓期間，支架的加權阻力2500 KN，為額定工作阻力的62.5%；60#支架初次來壓時循環末阻力達到4500KN，已經超過支架的額定工作阻力；周期來壓的循環末阻力3600KN以上，達到額定工作阻力的90%；非來壓期間，支架的加權阻力2700 KN，為額定工作阻力的67.5%[3]。

6 工作面中部老頂來壓規律

中部（58、60號支架）初次來壓步距平均27m。初次來壓期間，循環末阻力4550kN，已超過額定工作阻力，動載系數1.4，安全閥已開啟；工作阻力平均3000kN，是額定工作阻力的75%，動載系數1.69。中部初次來壓影響范圍是10m。

從7月27日到9月22日期間，工作面推進120m，完成205個采煤循環，58號支架安全閥開啟2次；60號支架安全閥開啟10次，安全閥開啟頻率為4.8%。

7 頂板來壓小結

（1）1401綜放面直接頂多由較軟弱的泥巖分層組成，隨采隨冒。截止8月9日老頂初次來壓時，直接頂充分垮落。

（2）老頂初次來壓步距：27m，初次來壓影響范圍：10m，工作面初次來壓明顯，來壓期間支架的動載系數1.43～1.65。

（3）綜合上中下部情況看，周期來壓步距15.5m。

（4）通過對頂板的控制過程可見，頂板來壓時工作阻力曾達5000KN以上，安全閥開啟及時，能夠滿足生產要求。綜合整個觀測過程支架的工作特性，支架選型較為合理。