B070404 风水沟煤矿综采工作面矿压观测

1、风水沟煤矿综采工作面矿压观测王爱文 陈 蓥 张站涛辽宁工程技术大学资源与环境工程学院，辽宁 阜新 123000摘 要 综采工作面矿压显现规律对矿山生产实践具有深刻的指导意义。本文通过对风水沟煤矿2煤综采工作面围岩在煤层开采过程中移动规律的观测研究，掌握了2煤层顶板初次来压和周期来压步距、工作面支架支护强度、围岩破坏活动过程中煤壁应力变化大小和应力影响范围。为现场管理提供完善、准确的资料，以直接指导生产实践，解决工程问题。关键词 矿压 显现 初次来压 周期来压前 言风水沟煤矿2煤为新开采煤层，为了得到2煤层综采工作面的矿压显现特征，定量研究开采过程中矿压显现规律，为现场管理提供完善、准确的资料，

2、指导生产实践，解决工程问题，进行了矿压观测。本次观测有以下两个方面的目的： 通过分析观测数据确定煤层顶板初次来压和周期来压步距、工作面支架支护强度； 分析顶板活动规律，获得围岩破坏活动过程中煤壁应力变化大小和应力影响范围。1 地质条件2煤为风水沟现主采煤层，煤层厚度1.5，倾角46°，埋深约350m，顶板为泥质砂岩、砂岩，底板为中砂岩（如图1所示），本区地质构造简单，开采范围内无大断层。图1 风水沟煤矿煤层柱状图2 观测内容 综采工作面的主要支护设备是液压支架，液压支架是支护顶板的一个基本单元。顶板岩体运动形成的压力可通过液压支架的多种变化反映出来，工作面的支护质量也是通过液压支架的

3、工作质量和活动状况反映出来。液压支架是综采工作面矿压显现与观测计量的基本单元，因此把液压支架在随煤体开采的压力变化作为本次压力观测的主要内容。3 工作面测站布置 综采工作面矿压观测选择在2煤东五片综采工作面，具体布置如下： 在综采工作面上、中、下位置各布置2个支架载荷测点，即工作面下方测点布置在11#和13#支架上，工作面中部测点布置在48#和49#支架上，工作面上方测点布置在89#和90#支架上，测点布置如图2所示。由于该综采工作面液压支架为老式液压支架，所以采用ZYQI型压力指示器（见图3）。各测点测出工作面推进过程中支架载荷和顶板岩层的变化情况，即工作面支架最大支护强度和最小支护强度，工

4、作面初次来压步距和周期来压步距。图2工作面测点面置示意图图3 ZYQI型压力指示器 在综采工作面运输巷煤壁中布置工作面前方应力变化检测点，检测仪器采用ZYJ-20型钻孔应力计（见图4）。测出工作面推进过程中，工作面前方煤壁中应力变化大小和应力影响范围。图4 ZYJ-20型钻孔应力计4 工作面矿压观测4.1 工作面支架载荷观测2煤东五片综采工作面开采时，由于工作面与顺槽有倾角，首先割工作面上方（回风巷）三角煤。在割三角煤过程中，工作面上方推进18m时，工作面上方煤层顶板出现初次垮落，为此在绘制工作面进尺与支架载荷曲线时，采用的是工作面平均进尺和采空区面积与支架支护强度关系曲线。 工作面下方11#

5、和13#支架支护强度在工作面推进过程中的变化情况见表1和表2。工作面平均进尺或采空区面积与支架支护强度关系曲线见图5和图6； 工作面上中部48#和49#支架支护强度在工作面推进过程中的变化情况见表3和表4。工作面平均进尺或采空区面积与支架支护强度关系曲线见图7和图8； 工作面上方89#和90#支架支护强度在工作面推进过程中的变化情况见表5和表6。工作面平均进尺或采空区面积与支架支护强度关系曲线见图9和图10。表1 11#支架支护强度在工作面推进过程中变化情况工作面平均进尺（m）11#支架支护强度（MPa）采空区面积（m2）411557666161647968207332788280388889

6、9370990510184105791097411478表2 13#支架支护强度在工作面推进过程中变化情况工作面平均进尺（m）11#支架支护强度（MPa）采空区面积（m2）4115576661616479682073327882803884178556888991761018410494105791097411478 图5 11#支架支护强度与工作面平均进尺关系曲线 图6 13#支架支护强度与工作面平均进尺关系曲线表3 48#支架支护强度在工作面推进过程中变化情况工作面平均进尺(m)48#支架支护强度（MPa）采空区面积（m2）411557666161647968207332788280388

7、417888991459176937010184104941097411478表4 49#支架支护强度在工作面推进过程中变化情况工作面平均进尺(m)49#支架支护强度/MPa采空区面积(m2)411557666161647968207332803884178889917693701018410494105791097411478 图7 48#支架支护强度与工作面平均进尺关系曲线 图8 49#支架支护强度与工作面平均进尺关系曲线 表5 89#支架支护强度在工作面推进过程中变化情况工作面平均进尺(m)89#支架支护强度/MPa采空区面积（m2）411557666161682073327882803

8、888899415937099051018410494105791097411478表6 90#支架支护强度在工作面推进过程中变化情况工作面平均进尺(m)90#支架支护强度/MPa采空区面积(m2)4115576661616820733278828038841788899145937095871018410494105791097411478 图9 89#支架支护强度与工作面平均进尺关系曲线 图10 90#支架支护强度与工作面平均进尺关系曲线 工作面前方煤壁应力观测 工作面前方煤壁应力观测数据见表7，分析曲线见图11。表7 工作面前方煤壁应力观测数据工作面煤壁至测点距离（m）03钻孔应力计测点

9、值(MPa)0图11 工作面前方煤壁应力分析曲线5 综采工作面矿压观测结论 工作面支架支护强度：由工作面支架载荷观测数据和曲线分析可知，支架工作阻力在1525MPa之间的总体占40；在2535MPa之间的总体占23.5；在4555MPa之间的总体占28.2，平均工作阻力为MPa，是额定工作阻力的49.6（额定工作阻力为MPa），最大支护强度为55MPa，最小支护强度为11.5MPa。 来压特征：I 煤层顶板初次来压，由于工作面开采的特殊性（割三角煤），割三角煤过程中，工作面上方煤层顶板初次垮落，然后工作面中部下部顺序垮落，平均垮落步距18m，II 基本顶初次来压，工作面继续推进，顶板活动又趋于

10、激烈，有明显顶板断裂响声，支架压力明显增大，安全阀部分开启，顶板冒落度加大，这说明基本顶开始断裂，根据工作面支架载荷观测数据和曲线分析可知，工作面（全长）基本顶板大面积来压步距为26m，基本顶断裂位置在煤壁前方约36 m。III 周期来压步距，基本顶初次来压后，顶板活动又趋于稳定，然而随着工作面的推进，支架压力开始变化，并出现峰值，来压显现与初次来压基本相同，由工作面支架载荷观测数据和曲线分析可知，共获得初次来压和2个周期来压。初次来压步距为26m，周期来压步距为1315m。 工作面前方应力增高区范围：由工作面前方煤壁应力分析曲线可知，在工作面前方呈现明显的压力降低区，压力升高区，原岩应力区，从中可以看出工作面的压力升高区是在工作面前方范围内，最大应力值为4.5MPa。参考文献：1 张俭东,徐恩虎,苗素军.济宁二号煤矿矿压显现规律与控制M，煤炭工业出版社,.2 钱鸣高,刘听成.矿山压