回采工作面矿压显现规律研究

徐京狄

【摘 要】本文以平岗煤矿实际生产条件和地质资料为基础，对1202工作面顶板压力进行研究，在煤矿开采过程中，受地质情况及工作面的布置影响，工作面会出现不等长的情况。解不等长工作面矿压显现规律，准确掌握平岗煤矿工作面开采初次来压及周期来压的步距及其强度，进一步提高工作面支架选型的科学性，实现采煤工作的安全高效。

【关键词】回采工作面;矿压;支护设计

一、引言

对采场范围内的围岩稳定性进行观测，获得回采巷道在支承压力影响下围岩移动变形规律、回采工作面支护密度及初次、周期来压步距，顶板压力变化等状况、直接顶破碎特征规律等。井下观测的目的是通过对长壁工作面支柱工作阻力、顶底板移近量和活柱下缩量的定期监测与分析，精确掌握回采工作面推采过程中顶板运动倾向和来压垮落规律。通过矿压监测，掌握工作面支架的工作状态，掌握顶板运动规律，确定需控岩层范围和参数，分析工作面支架与围岩间的相互作用关系，为合理安排工序及选取工作面参数、进行顶板控制设计提供依据。

二、观测仪器及测区布置

本次1202工作面的矿压观测仪器采用山东省尤洛卡自动化仪表有限公司生产的YHY60C型矿用数字压力计，这套设备适用于综采支架压力数据连续记录。此套设备由三部分组成：1、检测仪;2、矿用本安型手持采集器;3、计算机数据处理系统，组成如图1所示。检测仪使用防水、防暴设计，程序控制自动采集液压支架压力数据并记录在存储器中，每个数据采集器最多可拼合20个检测仪一同使用，采集数据完成后，将数据采集器携带至井上后，通过红外通讯适配器将数据自动地传送到PC计算机处理。其中数据采集器为其配套设备。

三、1202工作面矿压观测测区布置

东三采区中部右一工作面煤层高度为1.47-1.60m，随着工作面的推进，工作面长度从初期的45m逐步加长到115m，如图1所示。采煤工作一次循環进尺度为0.8m，初期工作面长度较短时，工作面日推进度最大为9.6m，月推进度为288m。开采初期在1202工作面设置三个测站，由右一副巷至右0巷分别标记为1-4号分机，其中5号支架、15号支架、23号支架和30号支架进液管相接。由于该工作面为不规则工作面，工作面长度随采煤机推采又逐步增大，由最初的工作面长度45m，前进50m后不断加长。因此，在工作面推采的过程中适当增加测站，测得数据合理有效。

四、支护设计评价

由实际观测的压力统计分析可知，支架立柱平均工作阻力在14MPa～24MPa之间占ZY3200-08/18掩护式液压支架额定初撑力的44.4%～76.2%，最小初撑力为13MPa，占额定初撑力的41%，最大初撑力为20.09MPa，占额定初撑力的66.3%。由此可见，工作面液压支架设计初撑力的利用率较低。因此，从安全生产角度考虑，应进一步提高液压支架的初撑力。

从工作面支架与围岩的相互作用关系进行分析，当工作面顶板比较稳定，回采速度较快，支架的工作阻力变化不会太大，这种情况下提高支架的初撑力有利于支架的支护效能的充分发挥和保持支架的稳定性。当顶板比较破碎或断层影响时，工作面推进速度降低，可能会使端面顶板恶化。同时，根据硬点多载规律，使工作面煤体上方压力增加，直接导致煤壁片帮失稳，间接导致机道空顶距离加大、顶板离层甚至漏空。因此，从保持工作面高效生产和安全的角度，亦应使支架保持较高的初撑力。

工作面支架初撑力偏低主要是以下三点原因造成的：

1.支柱未得到充分注液，在支架升架时顶梁一经与顶板接触泵站操作阀便关闭了，造成支架实际初撑力与要求标准相差较大;

2.采煤机在割煤过程中对顶板造成破坏，导致支架与顶板接触面变小;

3.是在注液完成后，部分支架控制阀门关闭不严，或者局部液压管路接头有漏液现象;

4.泵站压力不足;

5.设备老化。

通过上述分析，得出以下两个结论：

（1）工作面液压支架初撑力的利用率在额定初撑力41%～66.3%之间，没有达到采煤质量标准规定的综采支架初撑力不低于额定值80%的标准。若支架初撑力过低，会造成直接顶和老顶离层，从而形成冲击动载荷，易使支架受载超过其额定工作阻力，导致支架损坏。因此，从保持工作面安全生产的角度出发，支架升柱时应保持较高的初撑力。

（2）当前来看，液压支架能够满足安全生产的要求，但由于支架支设及顶板状况等原因导致个别支架压力偏大，不能充分利用支架的承载能力。

总体分析1202工作面支架选型正确，但在工作面生产过程中应加强煤壁的平直齐，顶板尽量割平，保证支架各部件的正常使用，从而提高支架支设质量，更好的维护顶板，为安全生产服务。

五、结束语

通过对长壁工作面支架立柱工作阻力的定期监测与分析，精确掌握不等长回采工作面推采过程中顶板运动倾向和来压垮落规律。通过矿压监测，随时掌握不等长长壁工作面支架立柱的工作状态，掌握不等长工作面矿压显现规律，确定需控岩层范围和参数，分析采煤空间支架围岩相互作用关系，为合理进行顶板控制设计提供依据。结合现场实际生产条件，对1202工作面顶板压力计算，确定了工作面支架工作状态。

参考文献：

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[2] 李兴伟，任萍沼，李捷.工作面顶板压力实测及动态分析[J].煤炭学报，1995，（S1）：33-37.

[3] 刘双跃，刘东.矿压观测的数据处理[J].煤矿安全，2001（06）.

（作者单位：黑龙江龙煤矿业工程设计研究院有限公司）