綜放工作面礦壓監測系統應用探討

李明鑫

（陽泉煤業集團有限責任公司新景公司，山西 陽泉 045000）

1 概述

山西新景煤業有限責任公司距陽泉市中心以西8 km，毗鄰307國道，太舊高速路口以東。礦井位于沁水煤田陽泉礦區西部，井田面積64.7477 km2，地質構造復雜程度中等，可采儲量5.52億噸。主采3#、8#、15#煤，其中3#煤層為突出煤層，屬于煤與瓦斯突出礦井。礦井絕對瓦斯涌出量為221.17 m3/min，礦井相對瓦斯涌出量為31.74 m3/t。1998年10月1日正式投產，設計生產能力7.50 Mt/a，公示生產能力4.50 Mt/a。礦井采用主斜井、副立井、分煤組、分區通風的開拓方式，現有+525 m和+420 m（在建）兩個開采水平。全部采用綜合機械化采煤，15#煤為低位放頂開采，實現了遠距離操作和自動化采煤方式。井下通風方式為混合式通風，瓦斯抽放采用鄰近層、本煤層、采空區抽放三種形式。

當前，新景公司采用了“三高一低”支護，結合頂板巖性探測、礦壓觀測、動態檢查等措施加強頂板管理，但采掘工作面和年久失修的老巷等依然是頂板管理的重點難點，支架工作阻力映射出頂板來壓，綜放工作面礦山壓力在線監測為判斷和分析頂板來壓提供了平臺[1]。

2 80202綜放工作面概況

2.1 工作面主要參數

80202綜放工作面為15#煤層，厚度6.16 m，傾角9°，以凈煤、亮煤為主，屬于中-高灰、中硫、高發熱量的優質無煙煤。工作面走向長1023 m，傾斜長220 m。

80202綜放工作面井下位于525水平丈八一區南翼東部，北為采區大巷，南為80203工作面 （未掘），東為礦界，西為北石門大巷。工作面西部總體為一軸向NE較寬緩的向斜構造，兩翼傾角在2°～6°之間；中部總體為一走向NS，傾向W的單斜構造，傾角在4°～6°之間；東部總體為一軸向NE的背斜構造，兩翼傾角在3°～20°之間。工作面瓦斯絕對涌出量：52.0 m3/min，相對涌出量：16.1 m3/t（計抽放），3.4 m3/t（不計抽放），煤層自燃傾向性等級為自燃。

80202工作面采用傾斜長壁后退式綜采放頂煤采煤方法，全部垮落法處理采空區，綜合機械化低位放頂煤采煤工藝。工作面安裝了兩部SGZ-1000/1400型刮板輸送機，支架頂梁以下的煤炭，采用MGTY-400/930-3.3D型采煤機落煤和裝煤，前滾筒割上刀，后滾筒割下刀，雙向割煤，煤炭由前刮板輸送機運出，支架頂梁以上的煤炭隨支架放頂煤自行跨落進入后部溜運出，實行機組割一刀煤，放一茬頂煤，即“一采一放追機放頂煤”作業方式[2]。

根據15#煤層地質條件，工作面頂板厚度是影響其綜放工作面初次來壓的主要原因，在其它頂板條件相同時，老頂厚度的增加將使綜放工作面老頂初次來壓步距隨之增大，新景公司15#煤層綜放工作面初次垮落步距一般為12～14 m，老頂初次來壓步距一般為24～30 m。80202綜放工作面頂煤較堅硬。煤層頂底板情況見表1。

2.2 支架主要參數

工作面支架共147架，普通架141架,過渡架6架，見表2。

表1 80202綜放工作面煤層頂底板情況

表2 支架參數

3 綜放工作面液壓支架工作阻力實時監測

3.1 KJ385型礦山壓力監測系統

KJ385型礦山壓力監測系統（以下簡稱系統）可根據不同開采條件提供常規礦壓觀測和科研礦壓觀測的方案設計；全新的CAN總線結構設計，使井下的實時監測和數據傳輸得到可靠保障，系統技術指標見表3。

表3 監測系統技術指標

3.2 系統監測方案

80202工作面液壓支架共安裝12臺壓力傳感器，安裝在3#、22#、38#、48#、60#、74#、86#、100#、110#、123#、135#、145#架，每臺壓力傳感器上的三個通道分別接液壓支架的前柱、后柱、前梁千斤頂，用來觀測支架的工作阻力和頂板壓力狀況。

80202工作面監測系統結構和工作面測站布置見圖1、圖2。

圖1 KJ385型礦山壓力監測系統結構

圖2 80202綜放工作面礦壓觀測站布置

4 礦壓監測分析

80202工作面2月份初采，5月28日，靠進風巷側工作面揭露F6正斷層構造，構造區采用放炮措施過構造，沿15#煤層底板向前推進。進入6月，每個圓班割4～5刀煤，日平均推進3.2～4 m，到7月9日已經推進720 m。

5月27日安裝KJ385型礦壓在線監測系統，6月12日系統完成數據上傳，6月25日系統調試基本完成。

圖3 支架工作阻力曲線

系統安裝完成后，受各種因素干擾，在一段時期內處于非正常工作狀態。6月28日到7月6日系統正常工作，工作面向前推進30 m，對100#架、110#架、123#架、135#架、145#架5個測點進行了分析。在此期間工作面經歷一次周期來壓，周期來壓時間7月3日，來壓強度44 MPa；另外，割煤和放煤生產班綜采液壓支架工作阻力實時監控曲線處于不規則的曲線狀態，檢修班綜采支架工作阻力實時監控曲線基本處于平直狀態，見圖3。

圖4 支架工作阻力分布柱狀圖

從各測點的壓力分布柱狀圖上可知 （見圖4），前柱、后柱、前梁千斤頂三者比較，在25～40 MPa的壓力值區間，前梁千斤頂的壓力值所占的百分比最大。在0～15 MPa的壓力值區間和40 MPa以上壓力值區間，前柱的壓力值所占的百分比最大（見表4）。

表4 支架各部件受壓值區間分布

5 結語

1）根據礦壓監測結果分析，可得出以下結論：ZF6200/17/32H型低位放頂煤支架適應新景公司綜放工作面的地質條件，滿足綜放工藝要求。

2）要有針對性地強化頂板管理：80202工作面靠進風巷側構造區段頂煤較厚，需要加強支架維護，增強工作面支架的初撐力，保證支架接頂嚴實，頂板不好的地方提前拉架；必須提高支架的檢修質量,保證支架各種操作閥的完好,杜絕支架管路的竄漏液,在升降架、移架過程中,堅持正規操作,調整好支架的工作狀態，避免前后柱受力不均，同時嚴格將采高控制在2.8 m，密切注意煤幫的變化，防止片幫傷人。