相邻工作面开采矿山压力影响研究

王龙飞，林治国，荣维涛，张经龙

（济宁能源发展集团有限公司义桥煤矿，山东 汶上 272511）

·试验研究·

相邻工作面开采矿山压力影响研究

王龙飞，林治国，荣维涛，张经龙

（济宁能源发展集团有限公司义桥煤矿，山东 汶上 272511）

矿山压力既是指分布于岩层内部各点的应力，又包括作用于围岩上，任何一部分边界上的外力，研究和实践已基本证明，未受构造运动影响的地区，处于某一深度的岩层中，矿山压力主要受上覆岩层的重量影响；而发生采动产生构造运动后，矿山压力的变化如何，本文就义桥煤矿2304采空区对2306工作面矿山压力的影响范围进行估算，论述了相应的防止措施。

上覆岩层；采空区；矿山压力；工作面

煤及岩层采动前，一般都在覆盖岩层的重力、构造运动的作用力和岩体膨胀的作用力等地质力作用之下，处于三向受力的原始平衡状态，因此，原始岩层中已经存在的应力，是矿山压力产生的根源。

煤或者岩层采动后，由于边界条件的改变，原岩应力场中临近采空间的部分，各点的应力状态包括大小、方向、水平应力和垂直应力的比值等都将发生变化，采动后重新分布于围岩各个岩层边界上的作用力及传递至岩层中各点的应力，是围岩运动包括变形、破坏和移动的原动力。掌握采动后围岩中的矿山压力分布及其发展变化规律，搞清围岩性质、采动条件等方面因素的影响，是有效地进行矿山压力及岩层控制的前提。

义桥煤矿2304、2306工作面是两个相邻的工作面，由于2304工作面先进行回采，采完后进行2306工作面的回采，因此，2304采空区对2306工作面的回采造成了很大影响，对于2306工作面矿山压力的研究可以给2306工作面的回采工作提供指导。

1 矿山压力的理论公式

考虑到义桥煤矿2304和2306工作面的地质条件和生产条件，不考虑构造运动的作用力和岩体膨胀的作用，只考虑覆盖岩层的重力而在未受构造运动影响的地区，其压力为重力垂直压力，即：

式中：

δy1—作用于该点的垂直压应力，Pa；

H—该点距地表深度，m；

γ—覆盖岩层的平均重力密度，kN／m3。

考虑到水平应力都是由垂直压应力引起，而且一般水平应力较小，可忽略不计，只考虑垂直压应力，同时自重应力场基本上是一个比较均一的稳定应力场。

2 2306工作面数据采集

2306 工作面现共有96个液压支架，现共设5个采集站分别为10＃、30＃、50＃、70＃、90＃支架，测试数据见表1。

表1 采集站采集的数据MPa

3 结果分析

2306 工作面南北走向，倾角为15°，埋深为-500 m左右，煤质较好。上顺为-445 m，下顺为-550 m，2304采空区和2306工作面相邻，中间有10 m左右的煤柱，工作面实际分布示意图见图1。

图1 2304采空区和2306工作面分布示意图

根据垂直分压力公式可以得到理论矿山压力值，理论上2306工作面矿山压力是随着埋深的增加而增加，理论分布示意图见图2。

图2 2306工作面矿山压力理论分布示意图

理论矿山压力最大值16．5 MPa，最小值14．7 MPa，采集站是根据架号从小到大分布的，下顺为架号的起始点，实际采集站点所测压力分布示意图见图3。

图3 2306工作面矿山压力实际分布示意图

由采集站采集到的数据，可以将2306工作面的矿山压力分为3部分：压力值异常区、压力值正常区和采空区影响区。

2306 工作面的矿山压力异常区主要为第1和第2采集站，正常区主要为第3和第4采集站，第5采集站同为异常区域，其中第5采集站附近区域主要受2304采空区的影响，而且越靠近2304工作面，所受到的影响越大。由图3可以看出，45＃及前面的支架都存在问题，没有接实顶板，而且越靠近下顺不实现象越明显，10＃架以前的基本可认为空顶出现，所测数据与事实相符，2306下顺工作面顶板的岩石破碎，液压支架不能很好地进行支护。2306工作面上顺，受2304采空区影响压力很大，为了按照计划推进，上顺进行超前支护，支护形式为3排，其中靠近上帮两排单体相距1．4 m，另一距离为0．8 m，列与列之间距离为0．5 m，超前支护距离接近200 m。

2306 工作面的矿山压力随着时间的变化而变化。由于2306工作面刚进行回采，矿山压力还没有完全平衡，且煤层顶板刚刚初次垮落，其变化见图4。

图4 2306工作面随时间变化的矿山压力示意图

2306 工作面是一个新工作面，从2012年11月6日开始开采，现已回采50 m左右，图4为12月1日到12月10日测得数据，从曲线变化趋势上得出，工作面压力先随着时间的增加而增加，当到达第5天时，工作面压力随着时间的增加而减小，第6天后工作面压力随着时间的增加而增加，然后再减小，从第8天开始增加，最后达到最大值39 MPa。按照判断趋势看，压力值还没有达到最大。

4 结论和建议

由2304采空区对2306工作面压力的影响可以得到以下结论和以后在相同条件下的建议：

1）2304 采空区对2306工作面的矿山压力有着较大的影响，留煤柱的存在减小了2304采空区对2306工作面的影响，因此，可以增加煤柱的宽度或者进行跳采或隔采。

2）2304 采空区对2306工作面的影响范围为70＃～96＃，架子的宽度为1．5 m。

3）2306 工作面矿山压力变化规律：随着架号的增加，工作面压力先增加，到达50＃左右时，矿山压力值达到最大值，随后矿山压力开始减小，减小到一定程度，矿山压力增加到96＃架时，基本接近最大。

4）为减小2306工作面的矿山压力，可适当提高工作面的推进速度，减小顶板的下沉速度。

5）为改变2304采空区对2306工作面矿山压力影响，可通过改变支护形式提高支护强度，这是一种遏制工作面矿山压力的有效途径。

［1］ 钱明高，刘听成．矿山压力及其控制［M］．北京：煤炭工业出版社，1984：40-43．

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Research on Mining Pressure Influence in Adjacent Working Face

Wang Long-fei，Lin zhi-guo，Rong Wei-tao，Zhang Jing-long

Mine pressure not only refers to stress distribution in each point within the strata，and includes any part of the external forces on boundary effect on surrounding rock．The research and practice have proved，the area of not affected by the influence of tectonic movement，at a depth of strata，the mine pressure is mainly affected by the weight of overlying strata．Moreover mining after occurred the tectonic movement，how to change the mine pressure？In this article the influence range of mine pressure of 2304 goaf in Yiqiao coal mine for 2306 working face is estimated，and discusses corresponding preventing measures．

Overlying strata；The goaf；Mine pressure；Working face

TD323

B

1672-0652（2013）09-0029-02

2013-06-27

王龙飞（1986—），男，山东邹城人，2012年毕业于中国矿业大学，助理工程师，主要从事液压支架压力检测工作（E-mail）373298924＠qq．com