基于四台矿307盘区8701综采面矿压显现规律实测研究

                                                                                 纪文佳¹ ，孟国胜²   

(1，同煤集团生产技术部，山西 大同 037003;2, 内蒙古科技大学 矿业工程学院，内蒙古 包头 014010)

摘  要：本文基于四台矿西部盘区11#煤层8701综采面为研究对象，首先分析了煤层的地质条件与顶板的情况，并制定出矿压观察的内容与方法，进而对综采工作面顶板、两顺槽巷的端头超前支护单体柱、液压支架进行实时监测分析，根据实测分析总结出该工作面的矿压显现规律。为工作面安全、高产、高效生产创造良好的技术条件及安全保障。同时对该盘区其他相同条件工作面及类似条件下回采采场围岩控制具有工程决策意义。

关键词 ：盘区；综采面；矿压监测；矿压显现规律

Based on the four sets of ore 307 plate area 8701 compound mining mine pressure appeared the law

    JI Wenjia¹,MENG Guosheng²,SUN Zhancheng¹,QIANG Jijiang¹  

Abstract:this article is based on the four sets of ore district 11 # coal seam in western plate 8701 compound mining as the research object, the first analysis of the geological condition of coal seam and the situation of the roof, and make mine pressure observation of the content and the method, then the fully mechanized working face roof, the two slot the end of the lane advance single column, supporting hydraulic support for real-time monitoring analysis, based on the analysis of the working face to the underground pressure regularity appeared. For the mining face, high yield, high effective production safety to create a good technical conditions and safety protection. At the same time for the plate area other working face and the same conditions under similar conditions of stope mining surrounding rock control has engineering decision significance.

Key words: panel, fully mechanized coal face,monitoring of mine perssure,strata perssure law

在煤矿安全生产过程中，矿压观测是一项非常重要的工作。通过该项工作，可及时了解和掌握工作面的矿山压力显现情况，总结出矿压显现规律；通过对观测数据结果的分析，可科学地指导工作面顶板管理及安全工作，以便保证安全生产，并为类似条件下工作面安全生产及技术管理积累相关的矿压资料^[1]。

1 综采工作面概况

1.1工作面基本开采条件 

四台矿307西部盘区11#煤层8701工作面位于丁家村以北，后马家村砖厂东面，地面标高1296.4m～1334/1315.2m，工作面标高为1084.5m～1137/1111.2m。8701综采工作面西临鹊山井田，东面为8703综采工作面正在掘进，南部为丁家村保护煤柱。工作面倾斜长度149m，可采走向长度660m，走向长度1014m(第一切眼至5701皮回联巷)，采高2.95m。工作面倾斜长149m，走向长度1014m，由于受3m断层影响，工作面需要第二次搬家,可采走向长只有660m。工作面采用综合机械化采煤法，全部垮落法处理顶板，见顶留底煤开采，采高取2.95m，当煤层厚度为2.95m时，见顶见底开采。使用ZZ6000-2.1/3.5型支撑掩护式支架103架，采用及时支护方法以及自然冒落法及人工强制放顶的方法处理采空区。支架中心距1.5m，最小控顶距4.76m，最大控顶距5.36m。

1.2 工作面煤层赋存条件

本工作面煤层属于11#煤层，煤层厚度2.95m，煤层倾角3.9°～7.9°，平均为5.6°，煤层结构(m)0.65（0.08）2.30。本煤层赋存稳定，与上部10#层层间距0.5～1.3m之间，平均5m且由北向南逐渐增厚。老顶为粉细砂岩，厚度14.32m，灰色，矿物成分以石英为主，少量暗色矿物及豆状黄铁矿结核；直接顶为中砂岩，厚度5.0m，灰白色，成分以石英长石为主；伪顶为粉砂岩，厚度0.35m，灰黑色，可见植物化石；直接底为细砂岩，厚度2.83m，灰色、含多量石英，少量暗色矿物。老底为细砂岩。

1.3 来压预报情况

据四台矿矿压组统计分析第一切眼工作面来压预报8次，2次顶板来压预报失败，初次来压和周期来压预报准确8次，来压预报准确率99.75%。第二切眼工作面来压预报9次，2次顶板来压预报失败，初次来压和周期来压预报准确9次，来压预报准确率99.78%。

2工作面矿压观测

2.1观测内容

根据8701综采面位置，煤层与顶底板条件、巷道布置与支护方式、采煤方法以及顶板管理等^[2]，研究分析决定，该工作面的矿压监测主要内容为：工作面的“三量”观测，液压支架支护阻力(初撑力、支架工作阻力)，工作面顶板状况统计观测(片帮深度、采空区顶板冒状况)，端头及超前支护的支护阻力。

2.2观测方法

每24小时由一名观测工在早班观测工作面支护质量与顶板动态，并更换园图记录纸、检测支架初撑力、工作阻力变化情况和进行宏观观测，用FZB-60A-2型耐震双针压力，进行液压支架支护阻力的监测^[3]。

2.3 观测站布置

沿工作面方向按三区五线布置，并采用了头、尾安装布置1条测线，中部安三条测线，加大对工作面支架和顶板观测力度，确保回采的顺利进行。即分别将YPZ-60园图压力自记仪安装在11#、42#、48#、53#、86#架，每条测线上安装两块表即前柱、后柱，工作面最后一个架103#架的进液管安装一个压力表，监测液压系统的末端压力，每架安装FZB-60A-2型耐震双针压力表，进行液压支架的支护阻力监测，确保支架的初撑力。

3 工作面矿压显现规律实测分析

3.1顶板初次垮落规律实测分析

3.1.1第一切巷顶板初次垮落步距实测分析

当工作面头推进14m时，1#架至尾悬板没塌落；尾推进11m时，尾～头部悬板没有塌落。当工作面头推进28m时，90#架至尾悬板塌落；尾推进26m时，头部～30#架悬顶板没有塌落。当工作面推进头44m、尾39m时悬板全部塌落。由此可得出该切巷顶板初次垮落规律：当工作面头推进28m时，中部推进27m时，尾部推进26m时，顶板初次垮落，平均值为27m,故切巷顶板初次垮落步距为27m。

3.1.2第二切巷顶板初次垮落步距实测分析

当工作面头推进19m时，1#架至尾悬板没塌落；尾推进24m时，尾～头部悬板没有塌落。当工作面头推进21m时，30#架至尾悬板塌落；尾推进28m时，头～30#架部悬板没有塌落。当工作面推进：头50m，尾60m时悬板全部塌落。由此可得出该顶板初次垮落：当工作面头推进21m时，中部推进25m时，尾部推进28m时，顶板初次垮落，平均值为25m。

3.2顶板初次来压规律实测分析

第一切巷老顶初次来压步距：工作面30-87#架-尾顶板破碎，顶板有压力，煤壁片帮深度（0.2～0.35m）活柱下缩量明显增大（20～40mm），闷炮巨响，支架立柱安全阀开启，60#架-尾部顶板有压力。由此推断，该工作面头推进44m，尾推进39m时,第一切巷顶板发生初次来压。

第二切巷老顶初次来压步距：工作面20#架～70＃架顶板破碎，顶板有压力，煤壁片帮深度（0.2～0.3m）活柱下缩量明显增大（30～50mm），顶底板移近量(10～20mm),闷炮巨响，支架立柱安全阀开启，50#架～尾部顶板有压力。由此推断，第二切巷工作面头推进60m，尾推进50m时顶板发生初次来压。

3.2老顶来压

3.2.1老顶初次来压

第一切巷工作面：该工作面从7月9日开始生产到9月15日停产结束历时2个月6天，共推进317m。8701工作面老顶初次来压步距为42m，初次来压期间工作阻力为4980KN(5条测线平均阻力)。根据工作面端面距0.3m出现的频率20%、0.4m出现的频率16%,煤壁片帮0.1～0.2m出现的频率41%、支架接顶率98.5%等统计数据分析，老顶初次来压前后工作面和煤帮都无明显差别，对生产影响不大。

第二切巷工作面：该工作面从10月12日开始生产到年12月10日停产结束历时1个月29天，共推进340m。8701工作面老顶初次来压步距为42m，初次来压期间工作阻力为5312KN(5条测线平均阻力)。根据工作面端面距0.3m出现的频率20%、煤壁片帮0.1～0.2m出现的频率41%、支架接顶率98.5%等统计数据分析，老顶初次来压前后工作面和煤帮都无明显差别，对生产影响不大。

3.3.2老顶的周期来压

第一切巷周期来压分析：观测期间，活柱下缩量明显增大（20～60mm），顶底板移近量(20～30mm),闷炮巨响，支架立柱安全阀开启。除老顶第一个切巷初次来压外，共发生周期来压7次。其中最大来压步距61.5m，最小来压步距19.5m，平均33.9m，周期来压期间，本工作面支架最大工作阻力为5644KN，最小工作阻力为4814KN，平均5217KN。来压显现程度见表1。

表1 第一切巷周期来压统计表

第二切巷周期来压分析：观测期间，活柱下缩量明显增大（30～80mm），顶底板移近量(20～30mm),闷炮巨响，支架立柱安全阀开启。除老顶第二个切巷初次来压外，共发生周期来压8次。其中最大来压步距61.5m，最小来压步距19.5m，平均33.9m，周期来压期间，本工作面支架最大工作阻力为5976KN，最小工作阻力为4980KN，平均5457.3KN，来压显现程度见表2。

表2  第二切巷周期来压统计表 

3.3来压强度：

在8701工作面，综合上述两个切巷的周期来压情况，观测到的最大工作阻力为5976KN，最小工作阻力为4814KN，其平均值为5337KN，非周期来压时支架平均工作阻力为4648KN，周期来压时支架平均工作阻力为5337KN，因此来压强度平均为1.15，历次来压强度最大为1.29，最小为1.04。

3.4数据整理及顶板来压显现规律

通过上述对矿压矿压显现规律实测分析，对矿压数据及顶板来压显现规律整理总结如下表3。

表3  8201面顶板来压显现规律统计表

5 结论

通过对四台矿西部盘区11#煤层8701综采面进行矿压观测，并对矿压显现规律进行实测分析，可得出以下结论：

1）在8701工作面，观测到的最大工作阻力为5976KN，最小工作阻力为4814KN，其平均值为5337KN，非周期来压时支架平均工作阻力为4648KN，周期来压时支架平均工作阻力为5337KN，因此来压强度平均为1.15，历次来压强度最大为1.29，最小为1.04。活柱下缩量明显增大（30～80mm），闷炮巨响，支架立柱安全阀开启，巷道超前影响范围20m。

2）根据工作面端面距0.3m出现的频率20%、煤壁片帮0.1～0.2m出现的频率41%、支架接顶率99.7%等统计数据分析，对工作面影响不大。直接顶初次垮落步距：顶板初次垮落，平均值为16m。 顶板初次来压步距：工作面30#架-尾顶板破碎，顶板有压力，煤壁片帮深度（0.2～0.3m）活柱下缩量明显增大（30～60mm），闷炮巨响，支架立柱安全阀开启。由此推断，该工作面顶板初次来压步距42m。

3）根据上述分析可知该工作面的直接顶类型为Ⅱ类稳定顶板，来压明显，来压时的支架支护阻力较低，动载系数不大。由于受断层影响，造成二次搬家，影响工作面的正常回采速度。由于受地质构造落差较大的牵引带的压力不明显，对本工作面回采没影响。

总之，通过对8701综采工作面的观测，基本掌握了工作面顶板矿压显现规律，但是在生产过程中，必须加强顶板管理，提高顶板控制技术，实时监测，确保安全生产是一项任重而道远的艰巨任务。

参考文献

[1] 李书奎，彭担任.锚杆支护煤巷矿压显现规律[J].煤,2006(4)

[2] 孔德森，张伟伟.综采工作面矿压显现规律实测研究[J] .煤，2008(1)

[3] 钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制[M]，北京:煤炭工业出版社，1991

作者简介：纪文佳，（1985-）山西大同县人，2009年获得太原理工大学采矿工程学士学位，现在山西同煤集团生产技术部。

联系电话：15034229410，邮箱：jiajia_nihaoma@126.com地址：山西同煤集团生产技术部计划科2315室邮政编码：037003。