3.1 顶板来压特征.docx

3.1 顶板来压特征通过连续观测不同位置支架的工作阻力变化情况，分析得知以下结果：1）直接顶初次垮落工作面推进约8m时，直接顶垮落后充填采空区，矸石的堆积高度较大。此后，直接顶随着工作面推进，支架不断前移而不断垮落。由此判断，1208综采面直接顶的初次垮落步距约为8m。2）老顶初次来压工作面煤壁出现较明显的片帮现象，同时，工作面上方岩层断裂，可听见有明显的岩层断裂所产生的声响，结合工作面支架工作阻力变化情况，得知老顶的初次来压步距在22m左右。3）老顶的周期来压图2 工作面下部5#支架工作阻力随时间的变化规律图2为工作面下部5#支架工作阻力随时间的变化规律图，表1为1208综采面周期来压情况统计。从中可以看出，工作面周期性来压特征较明显，但动载系数不高，平均1.24。工作面不同部位顶板来压步距和影响范围略有不同，但工作面来压仍具有一致性，不同部位来压基本同步。1208工作面整体周期来压步距约9.15m，来压影响范围平均3.46m。工作面中部来压显现较工作面两端较为显著，中部支架载荷比两端均较大。表1 1208综采面周期来压各部分压力显现对比支架号平均来压步距/m平均影响范围/m平均支护阻力/kN平均动载系数非来压期间来压期间下部9.753.692791.933323.261.2中部8.983.522986.263998.491.35上部8.723.182714.453197.811.18平均9.153.462954.283506.521.243.2 支架工作阻力的频率分布随工作面推进，每个循环内支架阻力的大小因支架操作质量、控顶效果及顶板动态变化的影响而不同，而且在工作面不同部位阻力大小也有差异，反映了工作面顶板的压力大小、支架的适应性以及支护效能的发挥程度。1）支架初撑力频率分布初撑力大多分布在1552-3104kN之间，占总数的64.34%。初撑力达到额定初撑力80%（3104kN）以上的比例仅有6.32%，可见，工作面的支架初撑力不足，需要加强对支架的操作，使多数支架达到额定初撑力的80%以上。2）支架末阻力频率分布支架末阻力主要分布在2760-4600kN，占总数的89.39%，支架末阻力大于额定工作阻力值的比例为0.62%，支架末阻力大于额定工作阻力80%以上的占总数的40.74%。可见，支架的工作阻力得到了较为充分的发挥，同时，超过额定工作阻力的支架只占很小一部分，支架工作阻力仍有一定的富余，能满足工作面顶板控制的要求。3）平均工作阻力频率分布工作面支架的平均工作阻力主要分布在2760-3680kN之间，占总数的45.82%，超过额定工作阻力80%以上的占总数的21.63%。可见，支架的工作阻力富余较多，能满足该工作面顶板支护的需要。4 讨论4.1 矿压显现特征通过表1可以看出，1208工作面平均动载系数为1.24，采场周期来压显现较明显但不强烈。通过对该面覆岩条件分析认为，采场周期来压显现不强烈的原因如下：1）由于老顶砂岩抗拉强度较小，周期来压步距较短，破断岩块作用在支架上的载荷较小，矿压显现亦不强烈；2）该面长度较短，采高较小，由O-X破断理论分析认为，老顶周期破断的面积和回转空间较小，导致该面矿压显现不强烈；3）该面采用俯斜开采，采空区充填较好，有利于顶板结构的稳定，使矿压显现不强烈。4）根据关键层理论分析得知，由于巨厚主关键层之下覆岩的复合极软岩特性，临近煤层的两层亚关键层并没有复合效应，且第二亚关键层对采场来压影响并不明显，另外上覆其它亚关键层均属软岩，破断距较小，变形过程中容易产生粘塑性变形而使其内部积聚的弹性能缓慢耗散，最终破断后作用在下覆砌体梁结构上的冲击能小，所以各亚关键层断裂虽然会对采场来压带来一定影响，但不强烈。4.2 支架适应性分析工作面支架良好的适应性体现在能使工作面具有良好的支架围岩关系，以确保对顶板的良好维护和控制6。1208工作面是新安煤矿首个综采工作面，采用ZY4600/15/33型液压掩护支架，在工作面进尺约100m过程中，共监测和分析到8个周期来压，来压期间的平均工作阻力3506.5 kN/架，占额定工作阻力的76.22%。由支护阻力的区间分布统计分析结果可知，支架循环末阻力和支架平均工作阻力大于额定工作阻力80%的比例为40.74%和21.63%，因此，支架额定工作阻力仍有较大的富裕，支架的支护参数能适应1208综采面的顶板活动规律。同时，工作面支架增阻的比例达到了90%以上，有利于发挥支架的工作特性。在现场观测中，发现工作面前方煤壁片帮和顶板冒落较少，偶尔有较小的煤体和矸石冒落，该支架能及