厚煤層特大采高工作面支承壓力分布規律研究

劉丹 李鵬

【摘 要】 針對厚煤層特大采高工作面支承壓力分布規律問題，本文以李家村煤礦特大采高12302工作面回采為背景，采用現場圍巖觀測及鉆孔窺視的方法，對回采期間工作面超前支承壓力分布規律進行了研究，研究結果表明：12302工作面超前支承壓力影響范圍為45m左右，在超前工作面20m附近達到峰值，兩順槽頂底板、兩幫移近量最大值300-400mm，遠大于一般采高的工作面。順槽深入頂板1.19～10.58m范圍內頂板較為破碎，大于10.58m范圍內頂板相對完好，回采過程中需加強超前支承壓力影響區域的頂板管理。

【關鍵詞】 特大采高;支承壓力;鉆孔窺視;圍巖觀測

【中圖分類號】 TD353 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2096-4102（2021）05-0006-03

隨著工作面采高和開采強度的加大，工作面礦壓顯現變得更加強烈和復雜，眾多學者針對綜采工作面大采高條件下的礦山壓力及其顯現規律進行了研究，但是對特大采高條件下礦壓的變化規律研究并不成熟，仍需進一步研究。本文涉及的李家村礦12302工作面采高6m，屬于特大采高，因此通過該礦對特大采高工作面支承壓力分布規律進行研究是相當必要的，能更好地指導礦井安全生產。

1工程概況

李家村礦主要開采12#、22#煤層，其中12#煤層穩定可采，厚度5.2～6.5m，平均6m;傾角3～8°，平均6°。煤層頂板主要由炭質泥巖、砂質泥巖及砂巖組成，局部含煤線，巖層層理發育破碎，強度較低;底板以砂質泥巖為主，層理發育破碎，強度較低。12302工作面位于該礦12#煤三盤區，工作面傾向長度286.2m，走向長度1865m，設計采高6.0m，采用一次采全高回采工藝，屬于特大采高工作面。工作面布置167臺ZY 16800/32/70液壓支架，超前支護采用直徑100mm單體液壓支柱。

2工作面順槽超前礦壓實測

2.1 礦壓監測方案

結合現場實際情況，對12302工作面兩順槽圍巖移近量進行觀測，觀測時采用電子紅外測距儀對兩順槽超前120m頂底板及兩幫移近量進行觀測。兩順槽各布置3個測點，測點間隔20m進行設置，現場監測方案如圖1所示。要求每班對各測點進行測量，當工作面推過測點后，重新布置下一組測點，如此循環監測。

2.2 監測結果分析

圖2為距工作面不同距離時，兩順槽頂底板移近量的變化趨勢。

如圖2所示，隨著工作面逐漸臨近，兩順槽頂底板移近量總體趨勢表現出了先增大后減小的趨勢。回風順槽3個測點在超前工作面煤壁45m附近開始受到回采影響，在20m附近頂底板移近量達到最大之后逐漸減小，1#測點頂底板移近量最大值為135mm，2#測點頂底板移近量最大值為286mm，3#測點頂底板移近量最大值為362mm;主運順槽3個測點在超前工作面煤壁43m附近開始受到回采影響，在20m附近頂底板移近量達到最大之后逐漸減小，1#測點頂底板移近量最大值為105mm，2#測點頂底板移近量最大值為158mm，3#測點頂底板移近量最大值為322mm。

圖3為距工作面不同距離時，兩順槽兩幫移近量的變化趨勢。

如圖3所示，隨著工作面逐漸臨近，兩順槽兩幫移近量總體趨勢表現出了先增大后減小的趨勢。回風順槽3個測點在超前工作面煤壁40m附近開始受到回采影響，在20m附近兩幫移近量達到最大之后逐漸減小，1#測點兩幫移近量最大值為122mm，2#測點兩幫移近量最大值為326mm，3#測點兩幫移近量最大值為362mm;主運順槽3個測點在超前工作面煤壁43m附近開始受到回采影響，在20m附近兩幫移近量達到最大之后逐漸減小，1#測點兩幫移近量最大值為102mm，2#測點兩幫移近量最大值為142mm，3#測點兩幫移近量最大值為383mm。

通過對工作面回采過程中兩順槽圍巖移近量觀測，12302工作面超前支承壓力影響范圍為45m左右，在超前工作面20m附近達到峰值，影響范圍遠大于一般采高工作面;兩順槽頂底板、兩幫移近量最大值300-400mm，也遠大于一般采高的工作面。

3 順槽圍巖破壞狀態

為研究工作面超前范圍內巷道變形破壞特征，選取兩順槽超前工作面20m處各設置一個觀測站，采用鉆孔窺視儀探測工作面頂板破壞狀態。每個測站內各布置3個鉆孔，分別位于巷道兩頂角及頂板中央，兩頂角位置分別向兩幫傾斜45°，孔徑為φ30mm，孔深15m，巷道中央位置垂直于頂板，孔徑為φ30mm，孔深15m。測站及鉆孔布置如圖4所示。

在主運順槽頂板中央存在一條縱向連續裂隙，長度深入頂板1.19～7.1m，深入頂板1.19～10.58m范圍內頂板較為破碎，大于10.58m范圍內頂板相對完好。

結合其他5個鉆孔窺視結果分析，超前12302工作面20m頂板受到工作面采動影響，不同程度地存在裂隙發育，尤其靠近工作面側的頂板較為破碎，巷道中央及靠近煤柱側的頂板破碎主要集中在巷道留設的頂煤位置。因此在工作面回采過程中，要加強兩順槽頂板支護，特別要注意頂板留設頂煤破碎掉落傷人，要加強工作面超前支承壓力影響區域的補強支護措施。

4 結論

12302工作面超前支承壓力影響范圍為45m左右，在超前工作面20m附近達到峰值，兩順槽頂底板、兩幫移近量最大值300-400mm，遠大于一般采高的工作面。

主運順槽頂板中央存在一條縱向連續裂隙，長度深入頂板1.19～7.1m，深入頂板1.19～10.58m范圍內頂板較為破碎，大于10.58m范圍內頂板相對完好。

12302工作面超前20m頂板裂隙發育，尤其靠近工作面側的頂板較為破碎，回采過程中需加強超前支承壓力影響區域的頂板管理。

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