21103大采高综采工作面矿压显现规律观测分析

摘 要：21103工作面是平朔井工二矿11煤首个一次采全高的大采高工作面。为了掌握21103大采高综采工作面的矿压显现规律和特征，通过分析和研究该工作面的矿压显现规律、支架工作阻力特征、超前移动支承压力规律，为大采高综采面顶板的管理、大断面回采巷道支护的优化设计提供了重要的依据。

关键词：大采高综采；矿压显现；工作阻力特征

我国煤层赋存条件具有复杂性和多变性，尤其赋存有近距离煤层的矿区较多，如平朔、乌海、大同、西山、平顶山、淮南、新汶和乌鲁木齐等，其开采的特殊性和支架—围岩事故直接影响着煤炭企业的安全生产和经济效益。平朔井工二矿由9#和11#煤层组成的近距离煤层中，其上位9#煤层已开采完毕， 9#、11#煤层的层间距1.2～8.8m，层间岩层多为泥岩或炭质泥岩，少为中细砂岩，含植物化石，自稳性能差，研究工作面矿压显现规律对于指导工作面顶板控制，确保工作面安全开采意义重大。

1 井工二矿大采高开采技术现状

1.1 工作面概况

21103工作面是井工二矿首个大采高工作面，东为21102工作面，西为21104工作面，北为安太堡露天矿，南为11煤辅运大巷。工作面长度300m，推进长度1496m；设计采高4.2m，采煤方法为倾斜长壁后退式全部垮落综合机械化采煤法。

工作面所采煤层为石炭系上统太原组11煤，普式系数f=2.1，产状平缓、裂隙较发育，煤厚3.26～6.31m，平均4.2m，煤层倾角1.3°～3.6°，平均2.3°。工作面直接顶为1.4m厚的砂质泥岩，单轴抗壓强度62.8MPa，直接顶为Ⅱ类稳定顶板；底板为厚度4.6m的粉砂岩，呈灰白色，单轴抗压强度83MPa。

1.2 工作面设备配套情况

设备配套采用国产和进口相结合方式，采煤机采为进口设备，液压支架、刮板输送机、转载机、破碎机等全部采用国产设备，如表1所示。

2 大采高工作面矿压显现特征分析

2.1 顶板来压特征分析

根据现场观测，直接顶初次来压步距为21.5m，来压时，直接顶从工作面中部开始向两侧逐步垮落，垮落时顶板声响较明显，动载系数为1.34。300m长工作面，基本顶呈现分段来压的显现，来压步距不一致，工作面中部较两端头短，上部小于下部。基本顶初次来压步距平均为38.6m，影响时间2.5d，动载系数为1.57。基本顶周期来压步距平均为12.4m，动载系数均值为1.44，基本顶断裂位置多在工作面控顶区的后部，降低了工作面切顶的可能性，工作面矿压在支架上的显现不剧烈。

总体上，21103大采高工作面顶板初次来压和周期来压显现强度不大，周期来压步距和来压强度大于普通采高工作面，但没有表现出剧烈矿压显现。

2.2 支架工作阻力分析

现场观测期间，21103大采高工作面来压比较缓和，整面来压时，支架安全阀开启次数少。支架工作阻力均值主要分布在8000～9000kN之间，支架阻力最大值主要分布在9000～11000kN之间，最大值均值为9495kN，占工作阻力额定值的86.3%。部分支架工作阻力超过额定值11000kN，在11007.4～11209.5kN之间，平均11180.5kN，超出额定值180.5kN，超出1.6%。支架阻力分布基本呈正态分布，支架工作阻力增阻类型多为一次增阻。

2.3 移动支承压力分析

现场观测可知，21103大采高工作面超前支承压力范围为工作面前方30m，峰值位置在工作面前方4.7m，煤壁减压区在工作面前方1.8m；21102综放工作面超前支承压力范围为工作面前方28m，峰值位置在工作面前方5.5m，煤壁减压区在工作面前方1.2m。

21103工作面由于采高增大，超前支承压力影响范围及煤壁塑性区范围相应增大。但ZY11000/25/55D大采高液压支架有二级护帮板，护帮高度2.75m，能够将煤壁的单向压力状态改变为三向压力状态，大大提高了煤壁的抗压强度，减少了大采高工作面常见的煤壁片帮现象。

3 结论

1）大采高工作面顶板来压呈现分段性来压，明显表现出不同步性；顶板初次来压和周期来压显现强度不大，没有表现出剧烈的矿压显现现象。

2）大采高工作面支架阻力基本呈正态分布，增阻类型多为一次增阻，矿山压力显现以静压为主。

3）大采高工作面超前支承压力影响范围及煤壁塑性区范围较普通采高工作面增大。

参考文献：

[1] 汪腾蛟，陈湘源.千万吨大采高综采工作面安全管理及实践[J].煤炭工程，2008（6）：14-15.

[2] 袁文丰.大采高工作面超前矿压显现规律研究与实测[J].山西煤炭，2012（10）：50-51.

作者简介：

张晓忠（1988-），男，山西朔州人，助理工程师，毕业于中国矿业大学矿井建设专业，现在井工二矿综采队从事开采相关工作。