放煤工艺对浅埋深综放工作面矿压显现影响分析

张孝福，任艳芳，曾海利，祝凌甫

（1.内蒙古伊泰集团公司生产事业部，内蒙古鄂尔多斯017000;2.天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京 100013）

放煤工艺对浅埋深综放工作面矿压显现影响分析

张孝福1，任艳芳2，曾海利1，祝凌甫2

（1.内蒙古伊泰集团公司生产事业部，内蒙古鄂尔多斯017000;2.天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京 100013）

为了研究放煤工艺对浅埋深综放工作面矿压显现规律的影响，将酸刺沟6上105－2综放工作面在回采过程中不放煤时与放煤时的矿压显现进行对比，分别从周期来压步距、初撑力、末阻力、支架前后柱受力等方面分析了2个不同期间的矿压显现特征，得出了6上105－2浅埋深综放面不放煤与放煤期间矿压显现的区别，掌握了放煤工艺对浅埋深综放工作面的矿压显现规律的影响。

浅埋深;综放开采;放煤工艺;矿压规律

1 工作面概况

酸刺沟煤矿6上105－2工作面开采准格尔煤田6号煤层，工作面走向长1356m，倾斜长245m。工作面煤层为单一稳定可采煤层，平均厚度7.135m，走向总体为北北西，倾向为南西西，结构较复杂，含0～12层夹矸，一般含5层夹矸。直接顶为13.95m的泥岩，基本顶为10.3m的中粒砂岩，直接底为1.25m的泥岩。

工作面采用倾斜长壁后退式综采放顶煤采煤法，设计采高2.4m，放煤高度3.635m，采放比1∶1.04。工作面配置136架ZF15000/26/42支撑掩护式低位放顶煤支架，7架ZFG15000/27/46过渡支架，1架ZFT23700/26/50放顶煤排头支架，共计144架。

2 矿压观测方案

6上105－2工作面支架工作阻力监测采用天地科技股份有限公司开采设计事业部研发的KJ21工作面支架压力在线监测系统。系统分站布置在设备列车上，与环网交换机连接后，通过矿井环网将数据传输至地面服务器。本系统一共安装了46台支架压力记录仪，此次分析中重点选择10条测线进行分析，自上而下分别是40号、50号、60号、70号、80号、90号、100号、110号、120号、130号支架压力记录仪。

3 放煤工艺对矿压显现的影响分析

为了对比6上105－2工作面推进过程中，放煤期间与不放煤期间的支架压力变化情况，掌握放煤工艺对工作面矿压显现规律的影响，将工作面在放煤与不放煤期间的数据进行对比分析，分别从周期来压步距与持续距离、动载系数、初撑力、末阻力等方面研究放煤工艺对矿压显现的影响。

3.1 周期来压步距与来压持续影响距离分析

6上105－2工作面不放煤期间共推进69.05m，监测到3次周期来压，最大为24.8m，最小为14.8m，平均20.7m，如表1所示。在工作面不放煤期间的3次基本顶周期来压过程中，来压持续距离最长的是第1次6.9m，最短为第2次4.2m，平均5.2m。

表1 工作面不放煤期间的周期来压步距

根据6上105－2工作面在放煤期间监测到的12次周期来压统计，周期来压步距最大为25.2m，最小为10.5m，平均19.65m，统计结果如表2所示。放煤期间12次周期来压中，持续距离最长的是第5次8.8m，最短为第9次1.8m，平均4.2m。

对比工作面不放煤期间的周期来压步距分析可知，工作面正常放煤期间的周期来压步距略小于不放煤期间的来压步距;来压持续距离也小于不放煤期间的来压持续距离。

这主要是由于不放煤期间工作面推进速度较快，导致基本顶来压步距与周期来压持续距离比放煤期间大。

表2 工作面正常放煤期间的周期来压步距

3.2 动载系数

6上105－2工作面不放煤期间周期来压动载系数最大为第1次周期来压的1.34，最小为第2次周期来压的1.30，平均1.32。

6上105－2工作面放煤期间周期来压动载系数最大为第12次周期来压的1.40，最小为第4，5，21次周期来压的1.30，平均1.35。对比不放煤期间统计结果可知，放煤期间动载系数大于不放煤期间动载系数。

这主要是由于顶煤放出后，支架上方顶板的活动空间增大，顶板断裂时的回转空间增大，导致放煤期间周期来压动载系数增加。

3.3 支架初撑力分析

根据观测结果分析，6上105－2综放工作面在不放煤期间支架前柱的最小初撑力为140号的3281kN，最大初撑力为100号的5785kN，前柱平均初撑力为4851kN，约为支架额定初撑力6412kN的75.8%，初撑力偏低，观测数据如表3所示。

表3 不放煤期间支架前柱初撑力统计

根据观测数据，6上105－2综放工作面在放煤期间支架前柱的最小初撑力为140号的3907kN，最大初撑力为130号的4993kN，前柱平均初撑力为4387kN，约为支架额定初撑力6412kN的68.4%，观测结果如表4所示。

对比不放煤期间与正常放煤期间的支架前柱初撑力可知:

表4 放煤期间支架前柱初撑力统计

（1）不放煤期间工作面支架前柱平均初撑力为4851kN，约为支架额定初撑力6412kN的75.8%，基本满足要求。

（2）放煤期间工作面支架前柱平均初撑力为4387kN，约为支架额定初撑力6412kN的68.4%，远低于现场实际要求。

（3）不放煤期间工作面支架前柱平均初撑力为4851kN，大于放煤期间的4387kN，分析原因可知不放煤期间工作面支架上方顶煤较为完整，有利于支架接顶打足初撑力。

3.4 支架前后柱受力分析

6上105－2综放工作面采用的ZF15000/26/42四柱支撑掩护式低位放顶煤支架额定工作阻力为15000kN，每根柱子的额定工作阻力为3750kN。每个支架压力记录仪均有2个监测通道，分别用于监测支架的前柱和后柱。为了反映支架前后柱受力均匀程度，分析支架立柱受力情况，需对各架的前后立柱受力进行分析。

6上105－2综放工作面不放煤期间支架前柱与后柱循环末阻力比值最大为258.1%，最小为161.4%，平均212.7%，统计结果如表5所示。

6上105－2综放工作面放煤期间支架前柱与后柱循环末阻力比值最大为338.8%，最小为153.0%，平均233.5%，统计结果如表6所示。

分析表5、表6可知，放煤期间的支架前柱受力远大于后柱，前后柱受力不均匀，顶板的压力大部分由前柱支撑，后柱发挥的支撑作用较小，且前后柱受力比值明显大于不放煤期间的支架前后柱受力比值。

这主要是由于放煤期间后柱上方的顶煤容易放空，后柱不易接顶，支架所受合力的作用点靠近前柱，支架所承受来至顶板的压力主要由前柱承担，导致前后柱受力比值较大，支架受力不均匀。

表5 不放煤期间支架前后柱平均循环末阻力统计

表6 放煤期间支架前后柱平均循环末阻力统计

4 结论

6上105－2综放工作面在放煤与不放煤期间，由于煤层采出厚度不同，导致顶板运动、变化、破坏规律有所区别。本文通过对工作面在不放煤期间与放煤期间的工作面矿压显现规律进行对比分析，主要得到以下结论:

（1）工作面不放煤期间的基本顶周期来压步距与周期来压持续距离均大于放煤期间。

（2）工作面不放煤期间的支架初撑力要大于放煤期间的支架初撑力。

（3）工作面不放煤期间的支架循环末阻力值大于不放煤期间的支架循环末阻力，但动载系数小于放煤期间动载系数。

（4）工作面放煤期间的支架前后柱受力比值要明显大于不放煤期间前后柱受力比值。

［1］任艳芳，刘 江.浅埋深长壁工作面覆岩结构及支架支护阻力研究 ［J］.煤矿开采，2010，15（5）:90－93.

［2］任艳芳，刘 江，齐庆新.薄基岩浅埋深长壁工作面覆岩结构运动特征 ［J］.煤矿开采，2011，16（3）:49－51.

［3］陶志勇，任艳芳.薄基岩浅埋深综采工作面矿压规律实测分析 ［J］.煤矿开采，2009，14（3）:99－100.

［4］汪月伟，黄显华，刘全明.特厚煤层综放工作面矿压规律实测研究 ［J］.煤矿开采，2008，13（3）:89－91.

Influence of Top-coal Caving Technique on Underground Pressure Behavior in Shallow-buried Full-mechanized Caving Mining Face

ZHANG Xiao-fu1，REN Yan-fang2，ZENG Hai-li1，ZHU Ling-fu2
（1.Mining Department，InnerMongolia Yitai Group Corporation，Erdos 017000;
2.Mininng ＆ Designing Department，Tiandi Science ＆ Technology Co.，Ltd，Beijing 100013，China）

In order to research the influence of top-coal caving technique on underground pressure behavior in shallow buried fullmechanized caving mining face，underground pressure behaviors including periodical pressure pace，setting load，cycle-end resistance，front and back prop load were compared at the time of top-coal caving and non-caving.Influence rule of top-coal caving technique on shallow buried full-mechanized caving mining face was obtained.

shallow buried;full-mechanized caving mining;top-coal caving technique;underground pressure rule

TD323

A

1006-6225（2012）02-0090-03

2011－11－21

“十一五”国家科技支撑计划资助项目 （2008BAB36B01，2008BAB36B12）

张孝福 （1983－），男，黑龙江佳木斯人，助理工程师，主要从事煤矿安全生产、科研管理工作。

［责任编辑:于海湧］

技术经济管理