大采高综采面矿压显现规律分析探讨

大采高综采面矿压显现规律分析探讨

李猛

中煤大同能源有限责任公司 山西省大同市 037000

摘要：综采工作面支架初撑力整体偏低，结构中部初撑力较大，但机头和机尾处初撑力小且压力波动频繁，通过提升支架初撑力能加强顶板下沉量控制，为此，在综采工作面下一阶段开采过程中必须强化工作面液压支架初撑力控制，确保供液时间。煤层开采厚度及工作面推进速度是影响支承压力峰值位置的两个主要方面，通过工作面推进速度的加快以及煤层开采厚度的控制，减弱应力强度，并缩短周期来压时间。基于此，对大采高综采面矿压显现规律分析进行研究，以供参考。

关键词：大采高；综采面；矿压观测；显现规律

引言

随着中国煤矿资源向西部的逐渐转移,西部煤矿存在的问题逐渐显现出来,浅层大矿高开采面是其主要问题之一。在此背景下,研究矿山压力显现规律和探测运动规律,对于高效安全地开采浅层高层矿区具有重要意义。表面开采后开采面积的大小明显增加,开采面积较大的范围使上层岩石的破坏方式和破坏周期有很大差异。

1回采巷道监测方案

工作面行车道压力监测包括:铺装层位移、车道基点变形以及对周围岩石的压力监测工作面201磁带巷两侧的采矿压力测量图和反向引导图，其中放置了三组应力分析，用于监测采矿过程中车道周围岩石的压力，以获取关于回收对行车道1号终端的范围和影响范围的信息，桩号距离为50m， 钻孔距离为2m，工作面上的煤柱和煤柱一侧的孔在测量时，在每个孔中安装一个kse-ⅱ-1型钻头，如果该点在工作面外50m处，则钻孔强度计每1h记录一次，每40m记录0.5h一次。

2初次来压及周期来压

结合该大采高综采工作面液压支架载荷实测值及支架载荷和工作面推进之间的关系数据，待工作面推进至10.4m时直接顶垮落，来压支架载荷均值32.4MPa，远高于正常值25MPa；待工作面推进至20.5m时，来压支架载荷取值达到直接顶初次垮落后的最高水平32.1MPa，此即为初次来压值，高出此工作面推进水平下的正常值25.7MPa。初次来压结束后在工作面持续推进的过程中，因受到覆岩载荷作用，基本顶岩梁弯曲应力呈持续增大趋势，回转变形愈加显著，直到受载岩梁拉应力超出基本顶岩石抗拉强度后便开始出现周期失稳断裂来压现象。结合统计结果，该大采高综采工作面推进距离达到120.8m的过程中，共出现5次周期来压。

3超大采高工作面煤壁片帮规律实测

在12401 10#、40#、60#、60 #立柱的工作面上实时监控大型工作面液压支架的压力，并且在工作面周期中，盖板前后的压力迅速增加到38MPa，而在工作面末端的10#立柱压力不影响顶板压力的情况下，底板压力相对较低， 40#-60#支架或更少或更少受到顶板压力的影响，而煤壁变形与10#、40 #、60#、60 #、10#支架上的压力分布频率比较严重的区域相同，这种情况很少发生；支架上的压力主要分布在35MPa以下；40 #和60 #支架上的压力较小；而40 #支架上的数量在35 ~ 40 MPa范围内移动22.13%和27.51%，而且前、后的安全阀打开率较高。

4数据处理与分析

4.1综采支架阻力

结合现场观测结果，统计分析工作面回采支架工作阻力。在正常回采过程中工作面上部和中部压力呈持平态势，下部压力较小，工作面支架工作阻力均值为1567.26kN，仅为支架额定工作阻力的35%，25~45号支架长期接顶不力是影响工作面支架阻力均值的主要原因。

4.2综采面回采初期阶段周期来压分析

选择237.2-311.8m期间支架阻力作为研究对象，研究了在237.2-311.8m压力下支架的工作阻力分布情况，分析了在237.2-311.8m、6个压力循环、10.80、13.70、11.80、12.50的周期内每个周期内的经常性负载位置和压力距离。 9.90m和11.74m的工作面周期对不同区域内支架的压力有以下规则差异:(1)安装面周期对整个支架效果有一定的交换类型；(2)整个表面两端的循环压力不明显;(3)当整个表面循环处于压力下时,支架的最大工作阻力为53.9MPa。

4.3煤柱侧超前支承压力

工作面回采时，3m和9m处的应力变化基本相同，6m处的应力最大值增大，15m处的应力最大值为12m处的应力集中系数最大值在55m之外，原始岩石状态(5MPa)的前压力值为3m、9m、12m和15m处测量点的支承压力在45到23 m之间缓慢增大。k在运行前基本一致，平均为1.05.6 m，点处最大应力增加到1.29′时，正面支承压力的显示区域受影响，6m和15m处的应力变化显着加快了煤炭正面支承压力在4 ~ 7m处的峰值逼近，3m、9m和15m处的应力峰值逼近， 最大应力集中在1.50左右，6m的最大应力集中增加2.29，12m的应力增长相对缓慢，且应力集中较低，k = 1,15工作面继续，煤体前压力下降。另外，主要进行工作面支架工作阻力变动情况、超前支承压力变动、巷道变形等的观测，了解工作面支架特性及顶板来压特征，支承压力变动趋势规律以及采动对巷道变形的影响程度，为回采巷道支护提供依据。

4.4矿压观测结果分析

为了直观地分析工作面的起始距离和周期性距离，收集的数据被布置成在矿压监测期间工作面上形成支架压力网络曲线，工作面移动约95m，这是第一个压力、三个压力循环、液压支架压力一般在工作面底部上升约36m的第一个压力步骤、12至18 m的循环以及距工作面平均值16m的循环， 顶部平板的初始压力为32.5m，循环14至16.5m，分散性较小，工作区顶部的压力循环直径为15.25m，顶面的初始压力距离为30m，循环长度为14至16 m，压力直径为15m，工作区压力特性为管段显示为压力，中心被压缩并移至两端。

4.5综采面初次来压分析

1211个聚酯工作区，第一个压力分布，综采面推进至44m处，35到60个高阻力工作区，缺少65到75的测量值，高阻力125到135，90%的额定工作区阻力，因此当合成工作区移动到44m时，将确定第一个工作区压力步骤。

结束语

我国煤炭储量丰富，约占煤炭储量的40% ~ 50%，由于煤炭开采量高，车道开采量低，成为我国煤炭开采的主要方向，随着我国在综合技术装备方面的快速发展，实现了跨越式发展，实现了神东煤矿8.8m工作面的高水平煤炭开采、工作面速度和生产效率， 成功地恢复了采矿高度和强度的显着提高，不可避免地导致采矿规则的改变、顶板破碎状态和移动，从而增加了基于支架压力、实时煤应力监测和三维激光扫描等丰富测量方法的不稳定性和控制难度，对8.8m超高工作面压力、前支压力、煤壁压力进行了深入的压力行为研究，并在此基础上对顶面进行了全面的灾害防治。

参考文献

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