多煤层开采工作面液压支架工作阻力研究

柴 广

（同煤集团 同家梁矿，山西 大同 037003）

对应多煤层开采，下部煤层开采处于不同的煤柱赋存条件，工作面支架的工作阻力存在着较大的差异，严重会引起压架等强烈压力显现［1-4］。因此，本文以大同矿区同家梁矿为例，通过分析8103、8104和8105工作面开采过程中的支架工作阻力变化情况，研究多煤层开采条件下工作面液压支架工作阻力演化规律，为煤层群下工作面安全开采提供理论指导。

1 工程概况

8103工作面上部对应上覆为侏罗系9#、11#、12#、14#和15#层采空区。 其中对应15#层为8916工作面，对应该工作面西部约250 m为采空区范围，与该层间距为120 m左右；对应14#层为8218、8216、8214、8212、8210、8208、8206、8204、8202、8203、8205、8207工作面采空区，其间留有很多纵横交错的巷间煤柱（见图1）。

8104对应上覆9#、11#煤层已采空，12#、14#煤层前1300 m范围内已采空，后半部为不可采区，15#层采空范围为8104工作面前部约400 m左右，15#层为8914工作面，与该层间距为120 m左右；对应14#层 为 8218、8216、8214、8212、8210、8208、8206、8204、8202工作面采空区与3#～5#层层间距约为115 m，14#煤层与3#～5#层层间距为125～140 m（见图1）。

8105工作面对应上覆9#、11#、12#、14#煤层大部分为采空区，14#煤层与3#～5#层层间距为130～150 m，上部采空区局部低洼处可能会有积水存在；对应14#层 为 8218、8216、8214、8212、8210、8208、8206、8204、8202工作面采空区，工作面之间留有区段煤柱（见图1）。

图1 8103、8104和8105工作面与侏罗系14#煤层的对应关系

2 多煤层采空区下工作面开采液压支架阻力分析

对目前已开采的8103、8104、8105工作面支架的监测数据，选取其中部分数据对支架的最大工作阻力分布规律进行研究，从覆岩运动规律、侏罗系残留煤柱和临侧采空区影响对比分析，确定8103工作面的强矿压影响因素。石炭系煤层采用空间非对称开发模式，开采石炭二迭系煤层的开拓方式与侏罗系不同，工作面在推进过程中经过上部侏罗系采空区残留煤柱，对下部工作面和回采巷道产生影响，现对8103、8104和8105工作面所受煤柱影响进行分析。

1）8103工作面工作面液压支架阻力变化和对应上覆永定庄煤矿14#煤层残留煤柱见图2。

图2 8103工作面液压支架平均工作阻力曲线

当工作面推进到596 m时，对应上部9#和14#煤层的复合煤柱边界，从距煤柱边界前方77 m，支架压力开始升高，达到12600 kN，工作面在复合煤柱下方期间，来压强烈；当工作面通过煤柱下方对应区域之后，压力开始下降，但整体仍然在一个较高水平。

2）8104工作面工作面液压支架阻力变化和对应上覆永定庄煤矿14#煤层残留煤柱见图3。

8104工作面推进到采位200m左右时，液压支架阻力增大，当工作面推进到440m时，工作面再次见方，支架阻力再次增加，超过13000 kN，对8104工作面的矿压显现影响明显。当工作面推进至641 m时，对应14#煤层陷落柱保护煤柱边界下方，此时顶板压力又开始升高，一直持续到煤柱前方50 m；当工作面推进至约740 m时，对应14#煤层中存在15～20 m的区段煤柱，从进入煤柱下方区域之前25 m左右，压力开始升高，且一直处于较高应力状态，工作面通过该区域之后压力降低。根据现场来压统计，工作面在侏罗系煤柱下方区域开采时，来压次数频繁，来压强烈。

3）8105工作面液压支架阻力变化和对应上覆永定庄煤矿14#煤层残留煤柱见图4。

8105工作面推进到400 m之后，对应侏罗纪实体煤区边界下方区域，此时顶板压力开始升高，最大达到13950 kN，工作面在推过煤柱区域100 m范围内，压力仍然保持在一个较高水平；当工作面推进至约659 m时，经过上覆14#煤层中18 m宽的区段煤柱对应下方区域，顶板压力开始升高，在通过该区域后方25 m范围内，一直处于较高应力状态；同样，在工作面推进到796 m时，经过侏罗系14m煤层区段保护煤柱下方区域，在该区域前后方30 m范围内工作面液压支架阻力变化较大。

3 结语

1）工作面推进至煤柱下方区域时，来压次数增加，液压支架压力明显升高，最大达到14000 kN，为额定工作阻力的在该区域，工作面非来压期间的压力甚至大于上方无煤柱区域来压期间的压力。

2）侏罗系不同宽度煤柱对下方石炭系工作面支架工作阻力的影响不同。工作面在宽度较大煤柱（实体煤区）下方时的支架平均压力大于在区段煤柱下方时的压力；工作面在通过宽度较大煤柱对应下部区域后，前方约100 m范围内压力仍然维持在较高水平；工作面在区段煤柱对应下部区域前后方25～30 m范围内压力较大。