工作面矿压观测.doc

1.概述青瓷窑矿11#层402盘区南翼因受小窑破坏及构造影响,布置辅助盘区巷,在回采12#层402盘区南翼时,为提高煤炭回收率,确保盘区边界两块三角煤的回收,盘区巷道布置与11#层辅助盘区巷45斜交,回采期间工作面将反复过上覆11#层采空区间煤柱。12#层402盘区首采面8206面位于盘区中部,工作面标高为1022.61039.7m,采深168.5267m。本工作面煤层属于12-2#层煤,煤层平均厚度3.38米,煤层倾角1.27.4,平均4.3,与11#层层间距平均为15.3米。老顶为中、粗砂岩,厚1.510.21m;直接顶为粉细砂岩互层,厚0.29.78m,层理节理发育,易垮落;直接底为粉细砂岩互层,平均厚度9.66m。工作面长度150米,可采走向长度940米,走向长度990米,采高3.10米。工作面上覆斜交11#层8204,8206,8208,8210,8212工作面,煤柱宽度为18米与该工作面成45角,共跨四个煤柱区域。如图1所示。工作面使用MG300/700AWD电牵引采煤机,SGZ830/630型刮板运输机运煤,ZZ6000-21/35型支撑掩护式支架102架。2.矿压观测方案及仪器布置沿工作面方向按三区五线布置,即分别将YTL-610园图压力自记仪安装在10#、50#、52#、54#、93#架,每条测线上安装两块表即前柱、后柱,工作面最后一个架102#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。在机巷压力集中区安设测杆及MC80型锚索压力表进行巷道位移观测和压力观测。3.顶板来压规律实测分析3.1直接顶跨落步距实测分析当工作面头部推进13m时,端头至4#架悬板未塌,4#架至55#架悬板塌落;中部56-85#架悬板未塌落;尾部推进22米时,8699#架-尾部悬板塌落,端头102架未塌落;当工作面头推进14米时,悬板712m2没塌落;尾推进36m时,80-85#架,尾部悬板513m2未塌落;当工作面推进:头14m,尾40m时悬板全部塌落。当工作面头推进14m时,中部推进26m时,尾部推进40m时,顶板初次垮落,平均值为27m,故顶板初次垮落步距27m。3.2.初次来压规律的实测分析本工作面从2004年12月6日开始生产到2005年7月6日停产结束历时7个月,共推进935m。观测到的老顶初次来压步距是机巷42m,风巷61m,机巷及工作面130#架顶板破碎,顶板有压力,受上覆煤柱的影响,对工作面回采影响较大,煤壁片帮深度(0.20.3m)活柱下缩量明显增大(3050mm),顶底板移近量(2035mm),闷炮巨响,支架立柱安全阀开启,3853#架上覆受煤柱影响顶板有压力较明显,73#架支架后柱行程0.15m,尾部在采空区下压力不明显。由此推断,该工作面发生初次来压。3.3.周期来压规律的实测分析观测期间,8206面除老顶初次来压外,共发生周期来压25次。其中最大来压步距50.5米,最小来压步距10.5米,平均34.7米。3.4.来压强度分析A、实体煤下:最大工作阻力为5810KN,最小工作阻力为4814KN,其周期来压时支架平均工作阻力为5310KN,非周期来压时支架平均工作阻力为4648KN,因此来压强度平均为1.14,历次来压强度最大为1.25,最小为1.04。B、采空区下:最大工作阻力为5312KN,最小工作阻力为4317KN,其周期来压平均值为4815KN,非周期来压时支架平均工作阻力为4317KN,因此来压强度平均为1.12,历次来压强度最大为1.23,最小为1.0。C、煤柱下:最大工作阻力为5644KN,最小工作阻力为4980KN,其周期来压时支架平均工作阻力为4914KN,非周期来压时支架平均工作阻力为4556KN,因此来压强度平均为1.09,历次来压强度最大为1.24,最小为1.08。D、进出采空区煤柱区域:最大工作阻力为5644KN,最小工作阻力为4565KN,其周期来压时支架平均工作阻力为4648KN,非周期来压时支架平均工作阻力为4565KN,因此来压强度平均为1.02,历次来压强度最大为1.24,最小为1.0。4.工作面进出煤柱及煤柱下顶板压力显现分析(1)工作面推进至采空区煤柱区域前20m范围内,机巷矿压显现较为明显,工作面所对应的110#架、端头、超前支护30m内压力较明显,片帮严重;风巷矿压显现不明显。工作面情况16#架顶板压力增大,园图仪最大工作阻力35MPa,最小28MPa;双针表压力显示最大33MPa,最小22MPa,平均27.8MPa。(2)当工作面位于上覆应力集中煤柱区域下时,为防止压力过大产生漏顶事故,采取了快速推进的方法,虽然工作面推进速度较快,但工作面压力显现仍较明显,片帮深度0.10.3m,并有伪顶塌落,在采空区煤柱区域实体煤前后20m范围内与在采空区煤柱区域实体煤下,工作阻力增大,园图仪最工作阻力36MPa,最小29MPa;双针表的压力显示最大34MPa,最小19MPa,平均29.6MPa;双针表压力显示最大34MPa,最小21MPa,平均28.5MPa。(3)出采空区煤柱区域前510m范围内,顶板压力情况,工作面工作阻力最大34MPa,最小27MPa,两帮煤体和顶底板在动压冲击下向着采动空间移动,导致顶底板与两帮的移近量增大和移近速度加快,以及顶板压力增大,在机巷反应较为突出,下沉量增大0.20.3m,片帮严重。端头、超前40m范围内顶板下沉速度加快,下沉量增大0.10.3m,压力增大,片帮煤深度0.30.6m。双针表压力显示最大34MPa,最小20MPa,平均26.5MPa。(4)当工作面进出及在煤柱下回采时,顶板压力显现明显,进入采空区域后,顶板压力显现明显减弱,因此巷道围岩(煤)体承受的支承压力作用小,不会对工作面推进及巷道造成影响,巷道容易维护和保持稳定。双针表显示工作阻力:最大32MPa,最小14MPa,平均20.8MPa;园图仪初撑力16MPa,工作阻力最大33MPa,最小26MPa,对工作面的正常生产没有影响。5.支架合理工作阻力确定综采支架合理工作阻力确定有许多方法,如实测数据确定、回归公式确定以及“砌体梁结构”力学模型确定方法等。(1)数理统计的回归公式估算在全国综采支架工作阻力实测统计分析的基础上,太原理工大学靳钟铭教授提出回归公式,即:pe=k(8L0+200) (1)式中 pe额定工作阻力,kN/m2;L0老顶的来压步距最大值,m;k富裕系数,取11.5,采高小于1.5m时,取k=1,大于3.5m时,k=1.5。8206面的L0=51.5m,k=1.2,将参数代入式(1)可得支架的额定支护强度计算值为pe=734.4 kN/m2,8206面所用ZZ6000-21/35型支撑掩护式支架,顶梁面积为A=7.08m2,则需要的支架额定工作阻力为Pe=peA=5199.55kN,按此式计算,选用支架工作阻力足够。(2)按顶板分类中支架支护强度确定在缓倾斜煤层顶板分类方案中,依据基本顶分级,需要的额定支护强度下限确定参数,见表1所示。据观测,基本顶(老顶)的初压步距为27m,而采空区充填系数N=h/hm=4.5/3.1=1.45,因此基本顶的分级标准,12#402盘区应为来压明显的级顶板,查表2应取额定支护强度下限为qe=550kPa,取1.5的安全系数,则需要的支架合理工作阻力为pe=ksqeA=5841kN6000 kN因此,现用