麦垛山煤矿130602综采工作面顶板初次来压分析

杨雄国

摘要： 通过130602综采工作面矿压在线监测系统实时数据联系工作面现场实际，对工作面顶板直接顶及老顶初次来压步距进行分析研究，总结出本矿区直接顶及老顶初次来压步距，为确定工作面超前支护范围及今后礦井综采工作面安全回采提供了参考依据。

Abstract： Based on the real-time data of the mine pressure on-line monitoring system of 130602 fully mechanized working face and combined with the practice in the working face， the first weighting step of the immediate roof and main roof of the working face roof are analyzed， and then the first weighting steps of the immediate roof and main roof of this mining area are summarized， which provide reference for the determination of the forepole scope of the working face and the safe recovery of the working face in the future.

关键词： 综采工作面；初次来压；来压步距

Key words： fully mechanized working face；first weighting；weighting interval

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）07-0118-02

0 引言

麦垛山煤矿井田位于宁夏回族自治区中东部地区，采用主斜井、副斜井、副立井、回风立井联合开拓方式。主采煤层为2煤、6煤、18煤，首采煤层为6煤，130602综采工作面为矿井首采工作面，因此准确掌握工作面的直接顶及老顶初次来压步距，为工作面安全回采及矿井后续工作面的回采提供了技术保障。

1 工作面概况

工作面走向长度4750m，倾斜长度250m，倾角1°～5°（平均3°），采高2.6m～4.3m，所采煤层为六煤，煤层总体结构较简单。工作面采用MG750/1920-WD型电牵引采煤机落煤，采用ZY10000/22/45D型两柱掩护式液压支架支护顶板。

130602工作面顺槽采用双巷布置，共有四条顺槽分别是130602工作面1号风巷、130602工作面2号风巷、130602工作面带式输送机巷、130602工作面辅助运输巷。在130602工作面开切眼向南50m位置布置130602工作面边界排水巷，边界排水巷安装了3台MD450-60×6型水泵，在130602工作面1号风巷布置了2趟φ325mm排水管路，为130602工作面回采期间排水。

2 水文地质情况

①六煤煤层最厚4.32m，最薄1.9m，平均厚度3.6m。煤层呈北薄南厚之势，厚度变化较大，煤层类型为半暗淡型煤，以暗煤为主，亮煤次之，弱沥青光泽，内生节理和构造节理发育，参差状断口，较脆，宽条带层状结构，硬度小，大部煤层含一层夹矸，局部含2～3层夹矸，与上部明显接触，距上部平均2.87m。工作面直接顶为粉砂岩，平均厚4.21m，浅灰～深灰色，层状，断口平坦～参差状，含植物化石及云母碎片，半坚硬，水平及波状层理；在工作面南部底部为一层0.2-0.4m泥岩。老顶为细砂岩和中～粗砂岩，其中细砂岩平均厚6.4m，灰白～灰色，块状，成分以石英、长石为主，局部含暗色矿物及煤包体，夹粉砂岩，水平层理，弱含水；中～粗砂岩平均厚7.93m，灰白～灰色：成分以石英、长石为主，含暗色矿物及煤屑，分选差，泥质胶结，波状层理，在工作面南部厚、北部薄，下部厚、上部薄，弱含水。

②根据地质报资料，6煤顶部依地下水水力性质、埋藏条件等，由上而下划分为三个主要含水层，其中对工作面回采有影响的有两个。

1）直罗组下段砂岩含水层（Ⅱ），分布于整个井田，含水层厚60.21～317.70m，平均厚度138.70m。岩性主要为灰绿、蓝灰、灰褐色夹紫斑的中、粗粒砂岩为主，俗称“七里镇”砂岩，富水性相对较强，涌水量2.385L/s，单位涌水量0.1677L/s·m，渗透系数K=0.0985m/d，该含水层下距6煤平均150m。

2）2煤～6煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层（Ⅲ），本含水层岩性由灰、灰白、深灰色不同粒级的砂岩组成，泥岩和煤层呈互层状夹于含水层之中，平均厚度74.03m，该含水层可划分为上段（2～4煤间）、下段（4～6煤间）含水层。下段：全井田分布，构成6煤老顶，为6煤直接充水含水层。平均厚度33.54m，涌水量2.172L/s，单位涌水量0.028L/s·m，渗透系数K=0.0616m/d，含水层富水性属弱含水层，是130602工作面回采时的直接充水含水层。

③在工作面边界排水巷设置边界水仓，甲仓容积458m3，乙仓容积228m3，总容积686m3，安装三台MD450-60×6水泵（两用一备），？准325×8无缝钢管两趟，排水系统在工作面试生产前完成安装、试运行，投入使用。

④对工作面6煤顶板水实施分阶段疏放，第一阶段对切眼300m范围疏放水工程在试生产前前1个月完成，并在初采阶段按《130602工作面防治水工程设计》施工离层水探放工程。

⑤工作面开采前，2号风巷及机巷的涌水量为80m3/h，预计工作面回采后，工作面正常涌水量为358m3/h，最大涌水量为502m3/h。

3 工作面来压特点

现对130602综采工作面从开始试采到初次放顶期间顶板压力变化做如下分析：

3.1 顶板垮落分析

该采面煤层厚度1.9～4.38m，初采初放期间煤层厚度平均4.1m。自8月1日开始回采，至8月6日，工作面推进了8m，此时工作面25～140#支架范围内采空区直接顶开始垮落；8月8日，工作面推进至18m时，整个工作面采空区直接顶全部垮落，采空区顶板塌落严密，但工作面支架压力显现不明显。从上述情况可以推断，直接顶垮落步距为8～18m。

3.2 老顶垮落分析

综采工作面老顶初次来压的显现规律应根据实地观察来实现，本工作面采用KJ216型矿压观测在线监测系统对工作面支架的压力进行实时监测。通过支架压力传感器将压力数值显示在KJ216-F型矿压观测分站上，利用传输线将支架压力数据传输至地面主机上，并利用专业的支架数据监控软件将支架压力曲线显示在电脑屏幕上，将支架压力数据绘制成曲线图表，并在表中标识出相应位置，根据曲线图表上的颜色来区分顶板压力大小。这样一来，能够更为直观的观察顶板来压步距。

①工作面在8月1日-8月14日推进了46m。工作面推进速度较慢，根据在线监测数据显示，工作面下部（1#-55#支架）比中上部的工作阻力大，并且工作面顶板压力主要集中在下部，8月12日支架载荷开始明显升高，直至8月14日上升至最高值36.1MPa，过后支架载荷明显下降，并且处于低位状态，结合工作面现场实际，工作面下部出现局部片帮，同时会不时伴随者顶板断裂的声音，说明老顶断裂，工作面中下部率先来压，工作面下部初次来压步距为46m。

②工作面在8月1日至8月16日推进了58m。工作面推进速度相对较慢，根据在线监测数据显示，8月14日工作面中部（56#-105#支架）支架载荷开始明显升高，直至8月16日上升至最高值38MPa，过后支架载荷明显下降，并且处于低位状态，结合工作面现场实际，工作面中部出现局部片帮，同时会不时伴随者顶板断裂的声音，说明老顶断裂，工作面中部初次来压步距为58m。

③工作面在8月1日至8月17日推进了63m。工作面推进速度相对较慢，根据在线监测数据显示，8月15日工作面上部（106#-148#支架）支架载荷开始明显升高，直至8月17日上升至最高值39MPa，过后支架载荷明显下降，并且处于低位状态，结合工作面现场实际，工作面中部出现局部片帮，同时会不时伴随者顶板断裂的声音，说明老顶断裂，工作面上部初次来压步距为63m。

3.3 工作面涌水量分析

六煤老顶为细砂岩和中～粗砂岩，弱含水，涌水形式以老空涌水及工作面淋水为主，随着工作面推进，顶板冒落，裂隙带加大，工作面局部有淋水现象。经过观测，130602工作面正常涌水量为20m3/h。

4 结语

①130602綜采工作面8月1日开始回采，截止8月19日早班，工作面共计推进74m。根据工作面矿压观测数据以及现场实际情况判断，直接顶垮落步距为8～18m，老顶初次垮落步距为45～63m，为确定工作面超前支护范围及今后矿井综采工作面安全回采提供了参考依据。

②回采期间风、机两巷超前10m范围内顶板局部顶板浆皮开裂、掉包、底臌，超前压力显现不明显，因此，风、机两巷现有超前支护能满足要求，即保持20m长度不变。要严格落实作业规程规定，根据超前压力状况，及时调整两巷超前支护长度，有效控制顶板，确保行人及作业安全。

③通过提前1个月完成对切眼300m范围疏放水工程，杜绝了工作面在回采期间，工作面发生突水事故，为工作面的安全回采奠定了基础。

④开采过程中，工作面不时伴随者顶板断裂的声音，局部煤壁片帮严重。因此应加强工作面顶板及煤帮的支护工作，对顶板破碎段及时采取超前移架方式支护顶板，防止漏顶、冒顶、片帮事故发生。

参考文献：

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[2]赵奎.矿山地压监测.化学工业出版社，2009.

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