淺埋煤層礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律

PAGEPAGE1淺埋煤層礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律內(nèi)容提示：神府東勝礦區(qū)是目前我國探明儲(chǔ)量最大的煤田，埋藏淺、上覆厚松散沙層是神東礦區(qū)煤層的典型賦存特征。但礦井初期開采實(shí)踐表明，煤層埋藏淺卻不一定礦壓顯現(xiàn)緩和。若支護(hù)不當(dāng)則容易發(fā)生冒頂事故。延伸閱讀：支護(hù)淺埋煤層礦壓顯現(xiàn)摘要:神府東勝礦區(qū)是目前我國探明儲(chǔ)量最大的煤田，埋藏淺、上覆厚松散沙層是神東礦區(qū)煤層的典型賦存特征。但礦井初期開采實(shí)踐表明，煤層埋藏淺卻不一定礦壓顯現(xiàn)緩和。若支護(hù)不當(dāng)則容易發(fā)生冒頂事故。（參考《》）關(guān)鍵詞:淺埋煤層礦壓顯現(xiàn)支護(hù)0引言神東礦區(qū)探明儲(chǔ)量大、煤質(zhì)優(yōu)，是西部煤田大開發(fā)的重要戰(zhàn)略要地。埋藏淺、上覆厚松散沙層是該礦區(qū)煤層的典型賦存特征。為掌握這種特殊條件下的頂板破斷和來壓規(guī)律，以尋求有效的頂板控制方法，我們先后對(duì)大柳塔C202普采工作面、1203綜采工作面、進(jìn)口設(shè)備裝備的20601綜采工作面以及20604高產(chǎn)高效工作面進(jìn)行了礦壓觀測(cè)，通過對(duì)這四個(gè)不同支護(hù)條件的長(zhǎng)壁工作面的實(shí)測(cè)來認(rèn)識(shí)淺埋煤層工作面的礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律[1]。1礦壓顯現(xiàn)情況神東礦區(qū)地層賦存特征屬于典型淺埋深煤層或近淺埋深煤層。神東礦區(qū)地層賦存的總特征是：煤層埋藏淺，頂板基巖薄，地表為厚沙土覆蓋層。在神東礦區(qū)開發(fā)的初期和中期，基本上為典型淺埋煤層或近淺埋深煤層[2]。1.1各工作面的礦壓顯現(xiàn)主要特點(diǎn)這四個(gè)工作面的礦壓顯現(xiàn)情況簡(jiǎn)單概括如下[3]：1.1.1大柳塔煤礦C202試采工作面是該礦區(qū)第一個(gè)長(zhǎng)壁工作面，采高2.0m，覆巖中基巖厚20-50m，沙土載荷層厚15.0-30.0m，礦壓顯現(xiàn)主要特點(diǎn)如下：①老頂初次來壓步距為24m；周期來壓明顯，一般為6～9m。②來壓時(shí)頂板沿煤壁產(chǎn)生臺(tái)階下沉，下沉量達(dá)350～600mm，臺(tái)階下沉范圍沿工作面長(zhǎng)度最大達(dá)70m（工作面長(zhǎng)度為102m）；③摩擦式金屬支柱不能夠平衡頂板壓力，不利于管理頂板。1.1.2大柳塔煤礦1203綜采工作面是該礦區(qū)第一個(gè)普通綜采工作面面，采高4.0m，覆巖中基巖厚15~40m，沙土載荷層厚15.0~35.0m，礦壓顯現(xiàn)主要特點(diǎn)如下：①工作面初次來壓頂板出現(xiàn)自工作面到地表沿煤壁的全厚度切落。工作面中部約90的范圍內(nèi)（工作面長(zhǎng)度為150m）頂板沿煤壁切落，其中31m的范圍內(nèi)切落最為嚴(yán)重，頂板最大臺(tái)階下沉量達(dá)1000mm，工作阻力為3500kN/架，液壓支架安全閥開啟率達(dá)100%，支架活柱下縮量達(dá)260mm，在液壓支架下架設(shè)3根液壓支柱才控制住了頂板繼續(xù)下沉，防止了支架大面積被壓死，礦壓顯現(xiàn)劇烈；②工作面周期來壓同樣為覆巖全厚整體切落，觀測(cè)期間4次周期來壓支架載荷急劇增加，安全閥大部分開啟，頂板淋水增大，部分支架油缸臌脹和脹裂；來壓步距最大15m，最小9.4m，平均12.0m；③初次來壓時(shí)，工作面和開切眼煤壁線對(duì)應(yīng)的地表出現(xiàn)地塹，地塹落差為0.22，說明初次來壓覆巖移動(dòng)直至地表，頂板基巖的破斷是全厚度切落，其切落線就沿工作面煤壁。周期來壓地表同樣出現(xiàn)地塹式臺(tái)階下沉，但臺(tái)階下沉位置不再在工作面煤壁線上方，而是在工作面支架的后端，其地塹式臺(tái)階落差達(dá)1.2m[4]。1.1.3大柳塔煤礦20601工作面為該礦區(qū)第一個(gè)高產(chǎn)高效工作面，采高4.0m，覆巖中基巖厚40~45，沙土載荷層厚23~55m，礦壓顯現(xiàn)主要特點(diǎn)為：①工作面選用德國進(jìn)口的WS1.7-210/450型掩護(hù)式液壓支架，完全能夠平衡頂板壓力，因?yàn)橹Ъ芙^大多數(shù)是在初撐力和85%額定工作阻力之間工作，基本頂來壓時(shí)支架平均工作阻力為額定工作阻力的89.4%，最大平均工作阻力為額定工作阻力的92.6%，這說明即使在基本頂來壓時(shí)支架額定工作阻力仍有富余；②工作面未出現(xiàn)象1203工作面那樣的臺(tái)階下沉，上覆基巖在煤壁處不再出現(xiàn)貫通上覆基巖全厚的切落；③工作面中部的頂板壓力大，而兩端相對(duì)較小。1.1.4大柳塔煤礦20604為該礦區(qū)產(chǎn)量最高的高產(chǎn)高效工作面，采高4.3m，覆巖中基巖厚42.6，沙土載荷層厚56m，礦壓顯現(xiàn)主要特點(diǎn)如下：①工作面采用德國進(jìn)口的WS1.7型掩護(hù)式液壓支架。來壓時(shí)，工作面中部大部分支架達(dá)到額定工作阻力，工作面出現(xiàn)微小臺(tái)階下沉；②初次來壓期間工作面來壓分布中部壓力明顯大于兩側(cè)。1.2淺埋煤層礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律下面對(duì)已有的C202普采工作面、1203綜采工作面、20601高產(chǎn)高效工作面和20604工作面高產(chǎn)高效工作面礦壓觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，基本情況如表2.2所示，淺埋煤層礦壓顯現(xiàn)具有如下基本規(guī)律：①淺埋煤層工作面礦壓顯現(xiàn)的突出特點(diǎn)是頂板基巖沿全厚切落，基巖破斷角較大，破斷直接波及地表。來壓期間有明顯的頂板臺(tái)階下沉和動(dòng)載現(xiàn)象；②典型的淺埋煤層工作面頂板為單一關(guān)鍵層，載荷層厚度較大，老頂巖塊不易形成穩(wěn)定的砌體梁結(jié)構(gòu)；③工作面來壓分布為中間大兩端小，符合板破斷特征。④基巖與載荷層厚度之比JZ（以下簡(jiǎn)稱基載比）對(duì)來壓強(qiáng)度和顯現(xiàn)特征有重要影響。當(dāng)JZlt;0.8時(shí)，工作面都出現(xiàn)了頂板沿煤壁臺(tái)階下沉，而當(dāng)JZ0.8時(shí)則沒有出現(xiàn)頂板臺(tái)階下沉。⑤加快推進(jìn)速度，來壓步距增大，減小了老頂臺(tái)階巖梁的塊度，減緩了頂板載荷傳遞，從而提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和自承能力，有利于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。2總結(jié)以上分析亦說明了工作面支護(hù)狀況對(duì)頂板的影響：用金屬摩擦支柱支護(hù)頂板的C202工作面初次來壓和周期來壓都出現(xiàn)了明顯的臺(tái)階下沉；1203工作面采用國產(chǎn)支架（3500kN/架），也出現(xiàn)了臺(tái)階下沉現(xiàn)象；20601工作面和20604工作面采用進(jìn)口大噸位支架，工作面臺(tái)階下沉明顯減弱或消失，說明合理提高支架阻力可以有效的控制頂板臺(tái)階下沉。注：基載比JZ＝基巖厚度/載荷層厚度；1203工作面周期來壓JZ∈（1，1.5）參考文獻(xiàn)：[1]黃慶享.淺埋煤層長(zhǎng)壁開采頂板控制研究:[學(xué)位論文].徐州:中國礦業(yè)大學(xué).1998.[2]隋惠權(quán)，王忠林.覆巖離層注漿控制地表沉降技術(shù)的理論與實(shí)踐.巖土工程學(xué)報(bào).2001.2