综放工作面矿压显现规律
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作者: 李程 范海明
[摘 要]以现场实测的方法，对雁南煤矿北二采区东翼27#1层四区段综放工作面顶板运动规律、支架工作特性，工作面两巷超前支承压力分布进行了系统观测，得出该工作面的矿压显现规律及采取的相应技术措施。
[关键词]综放工作面 矿压观测 显现规律
中图分类号：TD323 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0090-02
一、 工作面概况
北二采区东翼27#1层四区段综放工作面位于第17勘探线至第20勘探线之间，在北二采区+350石门东侧四段27#1煤层内。煤层埋藏深度250～330m，赋存稳定，煤层厚度7.20-4.30m，平均6.45m，27#1煤层为厚煤层，在该回采范围内总体平均厚度为6.45m，其煤层厚度2.20（0.05） 2.00（0.20）0.45（0.25）1.30。本工作面前后两巷高度2.70m，顶煤平均厚度为2.40m，底煤平均厚度一般为0.50m。
本工作面采用走向长壁，综合机械化，全部跨落法采煤，工作面中部采用28部ZFS4000-15.5/32型和86部ZF5200-15.5/31La型支撑掩护式综放液压支架支护顶板；工作面前后排头、排尾各采用3部ZFG5200-22/30H型过渡支架支护顶板。支架中心距1.5m，支架高度：2.20～3.00m，工作面配备MG250/675-QWD型双滚筒采煤机，SGZ-764/630（315kw×2）型可弯曲刮板输送机运煤，运输能力为900吨/小时，最大控顶距4.45m，最小控顶距3.85m，放煤步距为1.20m。
二、采场矿压观测与矿压显现规律
为了观测工作面及上、下巷矿压显现规律，在工作面20# 、40#、60#、80#、100#、支架共布置五条测线，并且在上、下巷距工作面15―95m范围内每隔10米布置一个测点共9个测点，集中观测了工作面及上、下巷的顶、底板移近量，移近速度，压力变化和工作面液压支架的初撑力及工作阻力。
（一） 直接顶初次垮落
工作面自开切眼推进至9m时，直接顶开始冒落，根据工作面矿压显现和观测的阻力曲线判断，直接顶初次垮落步距为9～16m。
（二） 老顶的初次来压和周期来压
研究表明：工作面煤壁前方支承压力和工作面支架受力之间的运动有一转化关系，即工作面煤壁前方支承压力、显现和工作面老顶来压有一提前与之后的关系。只要能够准确测出煤壁前方支承压力显现峰值位置，则可以准确预报工作面老顶来压，而监控工作面煤壁前方“反弹”点的位置就是支撑压力显现的峰值位置。
在老顶初次来压之后，工作面每推进一定距离，顶板出现一次周期性来压，来压期间煤壁片帮严重，顶板破碎度增大，顶板局部掉顶，支架压力普遍增大，一般为28～32MPa，部分支架出现安全阀卸载现象，根据工作面顶板来压的宏观显现及所观测的阻力曲线确定，老顶周期来压步距为16m。同时，根据工作面煤壁前方巷道顶板反弹情况（顶板下沉量，压力监测）可以明显看出，工作面煤壁前方出现反弹的区域为距煤壁前方3～26m范围内，反弹点集中在煤壁前方4～11m范围内，因此，根据反弹现象也可准确预报老顶的周期性来压。
（三） 顶板来压强度
按已确定的顶板来压步距，确定每次来压持续的循环数，分别计算来压时和来压前支架最大支护阻力平均值，用两者之间的比值来衡量顶板来压强度。北二采区东翼27#1层四区段综放工作面顶板来压强度见表1
（四） 工作面上、下顺槽超前支承压力分布
该工作面上、下顺槽均为矩形断面，锚网支护，其规格为：长×高=3.5×2.8m。
2009年9月份下顺槽顶底板移近量观测记录（节选其中一部分）见下表：
从表中可以看出，在工作面前方30m以外，顶底板移近量无明显变化，在此范围内，巷道压力显现较为微弱，为压力显现微弱区。
上顺槽在工作面前方25m以外，为压力显现微弱区。在工作面前方10～25m范围内顶底板及两帮相对移近量增大，顶底板相对移近速度为11.8 mm/d，巷道矿压显现趋于明显，为超前压力升高区。在工作面前方0～10m范围内，巷道两帮煤壁鼓出量较大，并出现片帮现象，顶底板及两帮相对移近量急剧增加，顶底板相对移近速度为24.1 mm/d，巷道矿压显现较为剧烈，为超前压力峰值区。由此可见，下顺槽的顶底板移近量较上顺槽为大。由于本工作面煤层倾角较大，巷道受侧向压力较大，因此巷道两帮移近量较大。
（五） 沿工作面倾斜方向矿压显现特征
工作面来压前后量的变化，观测表明，工作面支架的工作阻力下部大，中部次之，上部最小，工作面顶板下沉量和活柱下缩量，平时和来压期间，都是中下部较大，偶尔周期来压时中部大，下部次之，上部最小，这一现象是由于中部空顶大，超前支承压力大所致。
三、结论及初步认识
（一）北二采区东翼27#1层四区段综放工作面顶板运动规律，该面初次来压步距36m，周期来压步距8-10m可为27#1煤层借鉴。
（二）27#1煤层因正压力减小，下滑力增大，所以保证采场支架的稳定性是保障安全的关键。
（三）根据工作面煤壁前方支承压力和工作面支架受力之间的运动转化关系，利用“反弹”现象，可准确预报工作面老顶的周期来压。
（四）27#1煤层煤层开采的工作面中下部的顶板下沉量和支架载荷较大，而上部较小。
（五）实践证明，27#1煤层中使用综放是可行的，根据矿压规律采取相应技术措施，为以后机械化开采创造条件。
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