小纪汗煤矿11215工作面矿压规律研究

吴创

摘  要：为了克服大采高工作面压力显现明显、冒顶及压架事故发生等问题，文章以小纪汗煤矿11215大采高工作面为工程背景，对11215大采高工作面的基本情况和矿压规律进行了详细的分析研究，总结了11215大采高工作面的矿压显现规律，为后续工作面及类似地质条件矿井的开采提供了一定的借鉴意义。

关键词：小纪汗煤矿;大采高;矿压规律

中图分类号：TD32 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）22-0064-02

Abstract： In order to overcome the problems of obvious pressure appearance， roof fall and pressure frame accident in large mining height working face， this paper takes 11215 large mining height working face in Xiaojihan coal mine as the engineering background. In this paper， the basic situation and mine pressure law of 11215 large mining height face are analyzed and studied in detail， and the mine pressure law of 11215 large mining height face is summarized， which provides a certain reference significance for the mining of follow-up working face and similar geological conditions.

Keywords： Xiaojihan coal mine; large mining height; mine pressure law

引言

随着我国煤层开采范围不断扩大，煤层地质条件日趋复杂，松软破碎围岩及坚硬顶板情况已出现在多个矿区的工作面，对于此类型的大采高工作面，在大采高条件下的顶板岩层控制及支架选型计算稳定性控制方面还略显不足，冒顶及压架事故时有发生。因此，继续深入研究大采高工作面的矿压显现规律具有重要的理论及实际意义[1-4]。

本次研究以小纪汗煤矿11215大采高工作面为工程背景，对11215大采高工作面三边固支，一边简支的前段和两边简支，两边固支的后段回采期间，超前支承压力分布规律、工作面来压强度、来压步距、液压支架工作阻力的分析研究，总结分析11215大采高工作面矿压显现规律，为后续工作面及类似地质条件矿井的开采提供参考依据。

1 矿井情况

小纪汗煤矿位于榆林城北西方向直距约20km处，11215工作面煤层倾角1～3°，平均倾角2°，煤层厚度3.64～6.02m，平均煤厚4.56m。11215工作面位于2#煤层11采区，工作面东部为11213工作面采空区，西部为未开采的11217工作面。11215工作面沿煤层倾向布置，走向长度4888m，倾斜长度280m，开采面积585600m2，工作面采用前段采全高综采走向长壁采煤法。

液压支架选用郑煤生产的2×7500kN的掩护式液压支架164台。其中，端头支架3台，端尾支架4台，排头支架、排尾支架各1台，机头、机尾过渡支架各2台。

2 矿压观测方案

2.1 工作面矿压监测站布置

采用综采液压支架支护质量监测系统采集数据，通过液压支架监测分站对支架左右两个立柱的工作载荷进行实时监测。每各5架安装一台监控仪，分上、中、下三部分，共安装30台监测仪。

2.2 工作面矿压观测周期

此次主要对11215工作面在进入11213采空区前后的支架矿压特征进行分析，即对比分析前段采动和后段采动下支架的矿压显现情况。由于11215工作面于2016年3月20日左右进入11213工作面采空区，所以前段采动选取2016年1月1日至2月5日期间的实测数据，分析前段采动下的支架来压特征，期间工作面推进358m，平均推进速度9.7m/d。后段采动选取2016年6月13日至7月2日期间的数据，分析后段采动下的支架来压特征，期间工作面推进247.6m，平均推進速度12.35m/d。

2.3 支架来压特征值

此次主要针对各测力支架的工作阻力为分析对象，矿压特征值主要包括平均周期来压步距、最大周期来压步距、平均工作阻力、支架来压判据、支架最大工作阻力、平均动载系数、最大动载系数以及安全阀（连续）开启次数等。

3 矿压数据统计及分析

通过支架压力传感器分别记录前、后两段回采时支架工作阻力及来压情况原始数据，以95#支架为例见图1。

如图1所示，按照同样的方法分别收集选取的30个支架压力传感器原始数据，在汇总原始数据的基础上，再按照上部、中部、下部分别统计30个支架在前、后两个不同阶段的数据，通过分析后，可将数据汇总得到表1。

4 结论

通过上述分析可知前段采动时，11215工作面前段采动平均来压步距15.8m，最大来压步距为58.3m，工作面中部来压步距大于两边。整个工作面支架工作阻力平均为30.1MPa，最大工作阻力为50MPa，来压判据平均为34.9MPa，各自差值不大，在110#支架附近为峰值区域。工作面平均动载系数为1.296，最大动载系数为1.757，工作面中下部来压强度较大且强度相当，中部来压强烈。安全阀开启主要集中在工作面中部，上部5#～25#支架及下部130#～159#支架的安全阀基本从没开启过。在11215前段采动过程中可看出工作面上下两端受到煤柱的支撑作用较为明显，在顶板管理中可充分利用煤柱的支撑作用。

后段采动时，11215工作面在后段采动过程中整个工作面平均来压步距为12m，最大来压步距为38.54m，工作面整体来压步距较为均匀一致，但工作面上下两端受煤柱支撑，来压步距稍大于其他部分。整个工作面支架工作阻力平均为29.01MPa，最大为50MPa，来压判据平均为34.49MPa，受11213工作面开采影响，工作面上部分布上相对平稳，中下部有较大变化，压力水平较高。整个工作面平均动载系数为1.36，最大动载系数为1.863，工作面中部来压较为强烈，受采空区影响，下部来压明显大于上部。安全阀开启主要集中在工作面中部，而上部5#～45#支架及下部135#～159#支架安全阀基本未开启过，说明工作面中部支架的压力水平明显高于两侧，且下部大于上部。

前段采动时工作面整体来压步距较为均匀一致，但工作面上下两端受煤柱支撑，来压步距稍大于其他部分;后段采动时受11213采空区的影响，11215工作面中下部来压强度、压力水平均大于前段采动，来压也较为明显，其中中部液压支架安全阀开启频繁。因此在加强采动过程中11215工作面中下部顶板管理时，建议考虑提高该区域液压支架的支撑强度，同时建议进一步研究能否通过改变区段煤柱参数，来减小工作面来压强度。

参考文献：

[1]Pingping Wu， Yuanbo Zhou， Jun Han， et al. Numerical simulation of surrounding rock activity and mining pressure regularity in Haoda mine fully mechanized working face[P]. Mechanic Automation and Control Engineering （MACE）， 2011 Second International Conference on，2011.

[2]許家林.岩层移动控制的关键层理论及其应用[D].徐州：中国矿业大学，1999.

[3]钱鸣高，缪协兴，许家林，等.岩层控制关键层理论[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[4]钱鸣高，等.采场覆岩中关键层上载荷的变化规律[J].煤炭学报，1998，23（2）：135-139.