緩傾斜厚煤層綜放工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究

1、ISSN1671-2900第6卷第3期2006年9月采礦技術(shù)CN43-1347/TDMiningTechnology,Vol.6,No.3Sep.2006緩傾斜厚煤層綜放工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究溫興林,常西坤,李法柱,王根盛22(1.山東科技大學(xué)礦山災(zāi)害預(yù)防控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東青島266510;2.淄博礦業(yè)集團(tuán)葛亭煤礦,山東濟(jì)寧市272173)摘要:通過對(duì)葛亭煤礦2310綜放工作面礦山壓力進(jìn)行綜合分析和研究,探討了該工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律,對(duì)于了解綜放工作面的礦壓規(guī)律、合理確定支架的工作阻力和結(jié)構(gòu)型式具有一定的借鑒作用。關(guān)鍵詞:緩傾斜;厚煤層;綜放工作面;礦壓顯現(xiàn)1概述綜放工作面位于230東翼采區(qū)

2、南部,北以230東翼膠帶上山為界,東架(見圖1)。用圓圖壓力自記儀測(cè)出前后左右支柱的初撐力和工作阻力;用鋼卷尺、鋼直尺分別測(cè)出煤壁片幫深度和支架活柱壓縮量。至2312工作面,南到F13斷層,西為2308工作面,工作面東北部正在施工230東翼軌道上山頂車場和2304軌道順槽,周圍均為未采區(qū),是230東翼采區(qū)的第一個(gè)回采綜放工作面,開采深度470m,工作面斜長145m。該面開采山西組3煤層,煤層厚度6.208.50m,平均7.59m,煤層走向80°,傾向170°,傾角8°25°,平均15°。煤層基本頂為中砂巖,厚度17.91m,直接頂為砂質(zhì)泥巖,巖

3、石破碎,平均厚度2.75m,直接底為砂質(zhì)泥巖,局部為砂巖,厚1.36m,老底為細(xì)砂巖,厚4.60m。圖1工作面測(cè)站布置3礦壓觀測(cè)結(jié)果分析3.1直接頂跨落根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際觀測(cè),直接頂初次垮落先從工作面中部開始,然后上部、下部順序垮落,垮落步距約為2025m,平均為22m。從圖2中可看出,當(dāng)工作面推進(jìn)到25m時(shí),頂?shù)装逡平俣扔幸粋€(gè)小峰值,表明此時(shí)工作面直接頂開始跨落。巷道斷面均為矩形,用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)。超前支護(hù)距離回風(fēng)巷不少于40m,運(yùn)輸巷不少于20m,軌道、皮帶順槽采用單體液壓支柱配合鉸接頂梁的超前支護(hù)方式。工作面配置95架ZF4200/16/26型低位放頂煤液壓支架,上、下端頭選用ZFG4200

4、/16/26型過渡支架5架(上端頭3架,下端頭2架),共計(jì)100架。采用傾斜長壁后退式綜采放頂煤采煤法,采高2.4m,割煤深度0.6m,液壓支架尾梁插板伸縮、擺動(dòng)放頂煤,放煤高度5.19m,采放比為12.16。2礦壓觀測(cè)方法根據(jù)2310工作面采礦地質(zhì)條件并結(jié)合以往開采的經(jīng)驗(yàn),選定與煤壁始終保持等距離的固定測(cè)點(diǎn)分別為4,8,12和16m點(diǎn)。工作面共設(shè)上、中、下3#個(gè)測(cè)站,測(cè)站、分別對(duì)應(yīng)于第8,51,94支圖2動(dòng)態(tài)儀皮帶巷(050m)觀測(cè)結(jié)果3.2老頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律6月11日中午12時(shí),皮帶巷煤壁前方4,8m點(diǎn)處頂?shù)装逡平俣瘸霈F(xiàn)大幅度上升,先是4m點(diǎn),最大達(dá)9.10mm/h,隨后8m點(diǎn),移動(dòng)量達(dá)6.

5、64310采礦技術(shù)2006,6(3)mm/h,隨后12m點(diǎn)也略有上升,但上升量比較小,到12日8時(shí)達(dá)到峰值;而8m點(diǎn)(此時(shí)工作面掘進(jìn)距離為40m)隨后移動(dòng)速度降低又反彈;到13號(hào)早班結(jié)束時(shí),軌道巷頂板活動(dòng)規(guī)律(即動(dòng)態(tài)儀觀測(cè)到的頂?shù)装逡苿?dòng)速度與工作面推進(jìn)距離間的關(guān)系)與皮帶巷具有類似情況,都是出現(xiàn)在4,8m點(diǎn)頂?shù)装逄?這都說明了此時(shí)老頂斷裂,斷裂位置約在工作面前方48m處,由此確定老頂?shù)某醮蝸韷阂呀?jīng)到來,來壓步距為40m左右。老頂斷裂后,工作面隨之來壓,根據(jù)現(xiàn)場觀測(cè)工作面支架壓力表的讀數(shù)大部分達(dá)到3.0×10Pa以上,個(gè)別達(dá)到4.0×10Pa,安全閥部分開啟,出現(xiàn)了煤壁片幫,

6、片幫深度達(dá)到1.2m,來壓持續(xù)時(shí)間12d。m4個(gè)周期來壓(見表1)。表1軌道巷、皮帶巷周期來壓步距軌道巷皮帶巷周期來壓次數(shù)工作面(m)來壓步距(m)工作面(m)來壓步距(m)初壓40.0-38.1-123461.285.4108.0132.021.224.222.625.060.684.1106.0133.022.623.2521.922.677從支架平均工作阻力隨工作面推進(jìn)距離的變化來看,支架阻力在推進(jìn)過程中整體平穩(wěn),只是在工作面回采初期阻力整體比較小。當(dāng)工作面平均推進(jìn)到37.4,59.8,83.7,110.6,131.1m時(shí),支架工作阻力分別出現(xiàn)了一次相對(duì)峰值,支柱平均阻力分別為3.999

7、×10,4.284×10,3.870×10,4.194×10,3.939×10Pa,經(jīng)分析,這幾次壓力峰值分別對(duì)應(yīng)77777老頂初壓和周期來壓。老頂初次來壓和周期來壓期間雖然支架阻力有所增加,但幅度很小,說明老頂來壓不明顯,最大僅為1.19。表2#3#23.524.222.70.971.0626.126.824.827.928.626.30.981.0931.131.829.7#測(cè)站4#/5#左/右5#/6#前/后78#9#7/8左/右8/9前/后#初撐力工作阻力0.971.0824.125.123.70.961.060.981.0728.32

8、9.227.80.971.051#/2#左/右2/3前/后45#4結(jié)論(1)直接頂分層垮落,初垮步距16.2m,老頂分段來壓,初次來壓步距平均27.2m,周期來壓步距平均16.3m。(2)實(shí)測(cè)工作面上下巷道超前影響范圍18m左右,該面上下巷道周圍均為未采區(qū),巷道變形量較小,頂?shù)装宓幕顒?dòng)強(qiáng)度大于兩幫的變形,建議工作面超前支護(hù)25m。(3)選用ZF4200/16/26型低位放頂煤液壓支架,從架型結(jié)構(gòu)、支護(hù)強(qiáng)度等方面來看,設(shè)計(jì)合理,適應(yīng)該工作面頂板條件,做到了“支得住,放得下”。(4)2310綜放工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律,對(duì)葛亭煤礦230采區(qū)深部煤層的開采,具有重要的指導(dǎo)意義。參考文獻(xiàn):1宋振騏.實(shí)用礦山

9、壓力控制M.北京:煤炭工業(yè)出版由表1可看出,軌道巷和皮帶巷礦壓顯現(xiàn)規(guī)律基本一致,但從其移動(dòng)速度峰值來看,皮帶巷前150m范圍內(nèi)其移動(dòng)速度明顯大于軌道巷。當(dāng)工作面推進(jìn)到150m時(shí),軌道巷周期來壓最小為21.2m,最大為25m,平均為23.25m;皮帶巷最小為21.9m,最大為26m,平均為23.5m,來壓強(qiáng)度大于軌道巷。3.3初撐力分析合理的初撐力在初撐后,能有效地控制頂板下沉和冒落,使端面頂板保持完整性,因而初撐力的大小對(duì)支架的支護(hù)效果有明顯影響。2310工作面實(shí)測(cè)初撐力平均2.74×10Pa,是額定初撐力3.14×10Pa的87.4%,可見部分支架的初撐力較低,利用77社,1990.2錢鳴高,劉聽成.礦山壓力及其控制M.北京:煤炭工業(yè)出版率較差,對(duì)及早發(fā)揮支架的支護(hù)性能不利。3.4支架前后、左右柱受力情況社,1991.3宋建國.大采高綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究J.礦山壓力與頂由現(xiàn)場實(shí)測(cè)結(jié)果(見表2)可知,左柱和右柱受力相差不