不同长度切眼综采工作面矿压显现对比分析

陈 博，白建军

（陕西陕煤黄陵矿业 一号煤矿，陕西 延安 727307）

1 概述

黄陵矿业有限公司一号煤矿煤层厚度平均2.18 m， 煤层倾角0°～5°， 属于单一近水平煤层。井田开拓方式为平硐开拓，采用中央并列与中央分列混合抽出式通风。矿井为高瓦斯矿井，水文地质类型为复杂型。矿井采用综合机械化长壁后退式采煤工艺，全部垮落法管理顶板。

623综采工作面是黄陵矿业一号煤矿六盘区首个切眼长度261 m的综采工作面，该盘区以往工作面切眼长度均为235m，较以前增加26 m，按照623工作面可采长度3703m，平均采高2.45m进行计算，该切眼布置长度较以往切眼布置可多回采原煤0.318 Mt，同时整个盘区可以减少顺槽的掘进数量，因此研究长切眼综采工作面的回采矿压显现无论从经济效益、安全效益、社会效益都具有非常重要的意义。但任何的回采都是建立在安全生产前提，因此有必要对比分析不同切眼长度综采工作面的矿压显现情况。

2 切眼长度的选择

合理的综采工作面长度是实现高产、高效的重要条件。在一定范围内增加工作面长度，有利于提高产量、效率和效益，并能降低巷道掘进率。但工作面长度受设备、煤层地质条件及瓦斯含量等因素制约，同时，切眼增大，生产技术管理的难度也随之增大。

2.1 地质因素

煤层地质条件是影响工作面长度的重要因素，为了减少开采困难，盘区内划分工作面时，对于已知的落差大于采高的断层、较大的褶皱、煤层厚度和倾角急剧变化带、岩浆岩侵入区，一般以这些地质条件作为工作面上下边界，这些条件就限值的工作面长度。

小的地质构造往往在开掘巷道或者回采工作面时才知道，容易造成割煤、支护困难，工作面越长，遇到小构造的可能性就越多，因此，在地质构造复杂的区域开采，工作面不宜太长。

瓦斯含量也限制工作面长度。在高瓦斯矿井，工作面的通风能力则是限制工作面长度的重要因素。

2.2 工作面效率

工作面一部分生产人员的工种和工作面长度没有明显的关系，如采煤机司机、刮板运输机司机、泵站司机等；采煤机进刀的时间和进刀的长度是一定的，也与工作面长度无关。

加大工作面长度可以减少与工作面长度无关工种的工作效率，相对减少每班的进刀次数和进刀时间，增加正刀割煤时间，从而有利于增加工作面产量和效率。

2.3 安全

一号煤矿所采煤层具有自然发火倾向，加快工作面的推进速度，保证工作面有足够的也推进进尺是防止采空区自然发火的有效措施，另外长壁工作面矿压显现随工作面推进速度加快而趋于缓和。显然，工作面推进速度随工作面切眼长度加大必然要降低，从而防止采空区自然发火和减缓工作面矿压显现考虑，工作面长度加大到一定范围后，不宜再加长。

2.4 设备条件

我国目前使用的大部分刮板运输机均按200～250 m的铺设长度设计，在地址条件好，使用中加强技术管理，工作面长度可在210～230 m左右时，一般都能适应。使用重型刮板运输机，工作面长度可达300 m以上。

3 623、621综采工作面矿压对比分析

3.1 工作面进风支护情况

621、623进风顺槽（可采范围）为矩形巷道，掘宽4.6m，掘高2.8 m。顶板采用锚杆+锚索梁+塑钢网联合支护。两帮采用锚杆+钢带+塑钢网联合支护，见图1。

图1 621、623进顺巷道支护断面

3.2 回采过程中压力显现对比分析

2017年在621进风顺槽距工作面100 m（巷口向里2800m）、130m（巷口向里2770 m）分别设置A、B两个巷道收敛观测点，利用十字测点法观测巷道顶板下沉量、底鼓量、主帮收敛量、副帮收敛量四组数据。2月20日～3月11日期间，621工作面正常推采，连续观测621进风顺槽A、B两点22天的收敛数据。将观测数据绘制成表折线图，见图2、图3。

图2 A点数据曲线

图3 B点数据曲线

从图2、图3可以看出随着工作面的推进巷道帮部收敛、底鼓量、顶板下沉量都不断增大，但是最大日增加量在100 mm左右，能够满足日常的安全生产。

2018年在623进风顺槽布置相同位置的测点1（巷口向里2800m）、2（巷口向里2770 m）同样利用十字测点法，分别测量主、副帮部收敛量和顶板下沉量、底鼓量四组数据进行数值对比分析。将观测数据绘制成图，见图4、图5。

图4 1点数据曲线

图5 2点数据曲线

从621观测数据和623观测数据对比来看，帮部收敛、顶板下沉以及底板底鼓量都随着工作面的推进日增幅不断增大，但两者相比较巷道变形情况均没有明显的变化。

3.3 支架工况分析

图6 各支架循环工况末阻力

由623综采工作面各支架来压判据数值分析可见，各支架最大循环末阻力明显较大，最大循环末阻力均达到7000 kN以上；各支架平均循环末阻力一般4000～5000kN，均方差一般为1000 kN左右，来压判据一般为5000～6000kN，平均5570 kN。工作面支架选型额定工作阻力为7800kN，另从623综采工作面目前的工作面、顺槽矿压显现来看，巷道设计的支护完全能够满足支护要求，现进、回风顶板没有明显压力异常，工作面支架工况也都在最大支撑力范围内，目前已经顺利回采1200 m。

4 结语

本文根据现场数据收集，将261m长切眼623工作面和以往235m切眼621工作面进风顺槽的两个测点从帮部收敛、顶板下沉和底鼓量分别进行了对比，另根据现场的工作面支架工况、进风、回风顺槽顶板变化和安全生产实际情况得出结论，623综采工作面长切眼在目前的支护设计情况下完全能够满足安全生产需求。在以后的生产实践中可以采用长切眼综采工作面的方式优化矿区的生产接续、经济效益、盘区布局。