神府煤田浅埋深大采高工作面矿压显现规律分析

（神华神东煤炭集团公司三道沟煤矿管理处，陕西 榆林 719407）

摘要：在我国煤炭开采中，西北部地区的煤层多为浅埋深煤层，其赋存特点为埋藏浅、基岩薄、覆盖松散层厚。在对浅埋深厚煤层进行开采时，神府矿区多采用大采高综采工作面的形式，工作面的矿压会显现出剧烈的变化，影响工作面的生产安全。文章以神府煤田为例，对浅埋深大采高工作面矿压显现的规律进行了探讨。

关键词：神府煤田；浅埋深；大采高；综采工作面；矿压

中图分类号：TD326文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）21-0110-02随着社会的不断进步，经济的发展速度不断加快，经济发展中对于能源和资源的需求也在与日俱增。在我国的西部地区，蕴藏着丰富的浅埋煤层，赋存条件好，煤层厚度大，从开采效率和开采质量考虑，多采用大采高一次采全高的方法。受浅埋煤层特殊顶板结构的影响，大采高工作面的矿压显现以及控制等都有着显著的特点，需要引起煤矿工作人员的重视。

1关于矿压

矿压，是指在矿体开采过程中，引发的围岩移运动对于支架围岩所产生的作用力。矿体开采后，会在地层中形成地下空间，破坏岩体的原始应力，导致岩体应力的重新分布，这个过程会一直持续到岩体内部形成新的应力平衡。在应力重新分布的过程中，会对围岩产生影响，导致围岩变形、移动和破坏，从而对工作面、巷道等产生相应的压力。矿压的存在和显现，会造成煤岩体的移动和破坏，造成设备、井巷的破坏，甚至造成人员的伤亡，严重影响煤矿开采工作的安全稳定进行。因此，在煤矿开采过程中，需要对矿压的显现规律观测和分析，切实做好控制工作。

2浅埋深大采高工作面矿压显现规律的观测和分析

现以陕西神府煤田中的三道沟煤矿85203工作面为例，对浅埋深大采高工作面的矿压显现规律进行分析和研究。

2.1工作面概况

85203工作面位于府谷县三道沟井田，工作面位于三道沟煤矿5-2煤辅运大巷北侧，工作面煤层厚度煤层厚度6.05～6.65m，平均6.19m，地面标高1200.2～1335.7m，工作面标高1084.4～1129.5，覆盖层厚度69～188m，属于浅埋深厚煤层，工作面内煤层地质构造简单，层内发育缓的波状起伏。工作面长度295m，采用倾斜长壁、后退式综合机械化采煤方法，全部垮落法管理顶板。

2.2矿压观测目标

为摸清85203工作面矿压规律及所选液压支架的适应性，需分析工作面顶板的活动规律及矿压显现特征，评价支架对工作面顶板运动的适应性，为工作面顶板管理、支护强度的确定提供科学依据。其目标有两个：其一，在85203工作面特定的生产技术和地质条件下，掌握工作面上覆岩层运动规律，分析支护参数和顶板管理措施的合理性。其二，分析工作面支架适应性，通过对工作面回采期间进行矿压监测，分析监测数据并提出可行性建议，为判断工作面支架支护质量和改善支护效果提供科学依据。

2.3主要研究内容

掌握采场直接顶、基本顶来压显现特点、步距和强度；观测直接顶悬顶和冒落特点，掌握顶板运动规律；评价ZY18000/32/70D型掩护式液压支架在85203工作面的适应性，在总体研究支架结构、承受载荷、工作阻力等指标的前提下，进一步分析其现场实际使用工况。

2.4矿压显现的观测和研究

2.4.1监测设备。在85203工作面利用KJ216矿压观测系统进行矿压观测，工作面均布安装18台矿压监测设备，对支架初撑力、工作阻力进行连续监测。

2.4.2监测设置。为了对支架的初撑力和末阻力进行观测，确定数据采样周期为1分钟/次。从工作面开始试生产开始观测，直到工作面经历多次周期来压至回采结束，对监测到的数据进行了系统分析，以充分掌握顶板的运动规律。

2.4.3矿压显现规律。随采场推进，基本顶岩梁来压时岩梁离层、下沉、断裂，支架在支撑上覆岩梁的支护循环过程中有初撑和工作两个阶段，分为以下四种状态：第一，当顶板压力较小，支架达到初撑后，支护循环内没有达到工作阻力。即支架一直在初撑阶段工作，直到下次移架。在此过程中，顶板处于最稳定的状态，基本顶岩梁尚未达到极限垮落步距。第二，支架初撑时间较长，初撑阶段压力曲线平缓上升，循环末阻力值低于支架的额定工作阻力值。此时，基本顶处于相对稳定运动状态，有少量缓慢下沉，但未断裂回转。岩梁处于来压前夕的相对稳定的运动状态。第三，支架从初撑阶段极短时间内即达到额定工作阻力状态，并且在额定工作阻力值区域稳定震荡。此时，顶板不稳定，基本顶岩梁处于显著运动阶段，即来压阶段。第四，采空区内基本顶随着悬顶面积的增大，当达到极限悬顶状态时将出现急剧下沉和断裂，即顶板来压，随顶板断裂垮落来压结束而充分冒落。这种状态周而复始，即为基本顶的周期性来压。

85203工作面正常回采矿压显现基本规律：通过监测数据，本工作面基本顶来压期间工作面上部来压强度26.8～44.6MPa，平均值39.2MPa，中部压力41.8～44.9MPa，平均值为43.8MPa，下部压力26.0～43.9MPa，平均值为33.6MPa，该工作面基本顶周期来压强度26.0～44.9MPa，平均为38.9MPa。根据基本顶周期来压步距统计可知，工作面初采来压步距为70m；正常回采过程中工作面上部周期来压步距10.0～17.8m，平均步距13.2m，中部周期来压步距10.8～16.4m，平均步距13.1m，下部周期来压步距11.0～16.0m，平均步距13.7m，基本顶周期来压步距平均为13.4m。

3结论

通过分析85203综采工作面顶板岩石组成和支架载荷数据分析，可以对矿压显现的规律进行了解和掌握，从而为开采工作提供合理有效的指导。在该工作面中：（1）根据KJ216监测系统的数据，经过计算得知，85203工作面初采来压步距为70m左右，周期来压步距平均为13.4m。（2）根据KJ216监测系统的数据，经过计算得知，85203工作面周期来压强度平均为38.9MPa。（3）85203工作面平均工作阻力28.9MPa，来压时的判据强度为34.9MPa，合理的支护强度应该为41.1MPa。（4）液压支架工作阻力大多数分布在25MPa以上，其中一半以上分布在在25～35MPa，支架的工作阻力（18000kN）较大，有较大的富余系数，能够适应85203工作面顶板变化的要求。

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作者简介：段伟华，男，河北宁晋人，神华神东煤炭集团公司三道沟煤矿管理处综采一队采煤技术员，研究方向：采矿工程。

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