浅谈综采工作面压力观测与预防

李建文

浅谈综采工作面压力观测与预防

李建文

(汾西矿业集团公司 安监局，山西 介休 032000)

汾西矿业集团新柳矿403综放工作面由于顶板来压、地板鼓起等矿压显现，已严重制约了正常生产。探讨了应做好工作面压力检测工作，以降低矿山压力显现带来的危害，确保工作面安全。掌握顶板状况观测统计的内容和衡量指标，及时采取措施，就能预防工作面顶板压力显现带来的危害。

矿压显现;工作面的压力;压力检测;观测与预防

工程质量管理是采煤工作面安全管理的主要内容。只有抓好工程质量管理，才能确保安全生产。工程质量首先是工作面的支护质量。要保证支护设备的有效支撑能力，严格按作业规程规定进行支护。认真进行工作面压力检测工作，确保工作面有一个安全的工作环境。

加强对综采工作面材、运两巷及工作面的压力观测与预防已刻不容缓，由于顶板来压、地板鼓起等矿压显现，已严重制约了煤矿的正常生产。2008年6月，新柳矿403综放工作面由于运巷顶板下沉量大，在此阶段机头支护困难，工作面推进困难。在此阶段，造成了机电设备的严重损耗。矿压显现已给职工的安全及队组的正常生产带来了危害。同时，如何降低矿山压力显现带来的危害，已经成为煤矿面临的共同课题。

1 顶板状况观测统计的内容和衡量指标

1.1 顶板破碎度F和冒落敏感度E

顶板破碎度是指：冒落高度超过10 cm以上顶板，局部冒落面积所占观测区顶板面积的10%，该指标反映了顶板的易冒程度及管理状况。

在实际观测中，为了测量上的便利，常将顶板冒落面积和观测区顶板面积的测量，简化为具体的观测剖面的顶板冒落宽度和观测剖面的顶板宽度，其值则为相应的比值。

为表现不同的观测目的，控制区内顶板破碎度可用以下几个指标来表达。

1.1.1 端面顶板破碎度F1

端面顶板破碎度系数指端面无支护空顶区范围的顶板破碎程度，可表示为：

式中：

a—顶梁上第一接顶梁前端头的距离，m;

b—顶梁前端至煤壁的距离，m;

c—煤壁片帮深度，m;

d1—端面无支护区冒顶的宽度，m;

S1—端面无支护区顶板的宽度，S1=(a+b+c)，m。

1.1.2 顶梁上方顶板破碎F2

顶梁上方顶板破碎度系指控顶区有支护范围内的顶板破碎程度，可表示为：

式中：

di—支护范围内顶板冒落的高度(i=2，3，…，n)，m;

S—顶梁末端(控顶区边界)至顶梁前端第一接顶点的距离，m。

1.1.3 顶板总破碎度F

顶板总破碎度系指整个控顶区内的顶板破碎程度，可表示为：

式中：

S2—控顶区顶板宽度，m。

大量的观测结果表明，端面顶板对矿山压力反映最敏感，也最容易破碎，且对生产的影响最大。因此，端面顶板破碎度是顶板状况统计观测的重点项目。

实际观测中，每天可固定观测25个剖面(即25个支架)，25组端面顶板破碎度的平均值则为每天工作面端面顶板破碎度。观测一般从基本顶初次来压后开始。连续观测一个月或工作面推进50 m，将每天的端面顶板破碎度加以平均，则可得工作面端面顶板平均破碎度。

端面破碎度和端面顶板悬露宽度有关，焦作工学院曾在鹤壁三矿22081工作面进行顶板统计观测，回归得出顶板破碎度与端面顶板悬顶宽度L(mm)的关系为：

用端面顶板平均破碎度作为对比指标，忽略了端面悬顶宽度对端面顶板破碎度的影响，为使评价端面破碎状态有一个更完善的指标，提出了冒落敏感度E，E相当于端面顶板悬露1 m时的端面破碎度。

顶板冒落敏感度在一定程度上反映了顶板的稳定性，有助于顶板分级与支架选型。根据顶板冒落敏感度的大小将顶板管理的难易程度分成4级，见表1。

表1 以顶板冒落敏感度进行的顶板分级

1.2 片帮深度

片帮深度C是指煤壁倒塌的最大深度，见图1。片帮深度的大小，往往是反映煤壁前方支承压力大小和支架支撑力(总支撑力和端面支撑力)是否足够的一个指标。因此，它可以作为一个单独的顶板统计观测指标。另一方面，片帮深度又是端面顶板破碎度和顶板冒落敏感度统计分析中的重要参数。

片帮深度的统计指标应包含两个方面：

1)平均片帮深度及其均方差。

2)统计数据中片帮深度大于0.5 m者出现的比率 fc，即：

式中：

n—片帮深度大于0.5 m的数目;

25—剖面数，常取25个观测目标。

图1 片帮深度示意图

片帮深度随采高增大而加剧，它不仅增大控顶宽 度，且延长支护滞后时间，促使顶板恶化。

新柳矿北翼01工作面在初采一段时间后，工作面中部片帮严重，致使顶板条件恶化，出现漏顶现象，极易压住前刮板输送机，影响生产。

1.3 顶板冒落高度

顶板冒落高度h也是矿压显现统计观测的重要内容，因为顶板岩层若受矿山压力的作用大，裂隙发展的深度必然也大，冒落的高度也就大。所以，在统计顶板破碎度和顶板冒落敏感度时必须给出顶板冒落高度的统计指标，它包括如下两个内容：

1)平均顶板冒落高度及其均方差;

2)统计数据中出现冒落高度超过0.5 m的比率fh，即：

式中：

n—冒落高度大于0.5 m的数目;

25—剖面数(常取25个观测目标)。

在观测中，对于冒高小于0.5 m的冒落一般不算，采矿界认为冒高小于0.5 m属于冒落范围，而大于0.5 m属于支架支撑压力不够或由于周期来压引起的。

1.4 顶板台阶下沉

顶板出现台阶下沉主要是反映支架阻力不够或支架顶梁上破碎矸石太厚，甚至由于大量碎矸、漏矸流入工作空间，支架顶梁架空，使得支架实际支撑能力很低。支架支撑能力越低，顶板出现台阶下沉越频繁，每个台阶的落差就越大，见图2。

2 结论

顶板下沉主要统计各个观测剖面的台阶下沉个数m，在观测剖面内由台阶造成的顶板总落差t。计算每日25个剖面内出现台阶下沉的剖面所占的比例。

图2 顶板台阶下沉示意图

除上述4项主要观测内容外，顶板状况统计观测还包括：顶梁上浮煤、浮矸厚度，区域地质构造，岩性变化，支架、支柱安全阀的开启，支架、支柱的损坏情况等，具体观测内容应视研究项目的目的和工作面的实际情况而定。

如果煤矿各组队在实际生产过程中能够很好的掌握以上观测内容和参数，就能够及时的采取措施，预防工作面顶板压力显现带来的危害。就能保障工作面安全生产，实现正规循环，各机电设备运转正常。

Observation and Prevention on Pressure in Fully Mechanized Working Face

Li Jian－wen

Because of mine pressure appearance，such as roof pressure and floor summoned up，on 403 fullmechanized caving mining face in Xinliu coal mine of Fenxi mining group，the normal production has been severely restricted.Discusses that the pressure testing should be done in order to reduce the harm caused by mine pressure appearance and ensure the safety of the mining face.Mastering the contents and the measure index of observing and statistics of roof condition，taking measures timely，these can prevent the dangers caused by pressure appeared on working face roof.

Mine pressure behavior;The working face pressure;Pressure testing;Observation and prevention

TD326

A

1672－0652(2012)07－0024－03

2012－05－05

李建文(1963—)，男，山西沁县人，1986年毕业于汾矿集团职工大学，工程师，主要从事煤矿技术管理工作(E －mail)hyzfmkj@sina.com