14142综采工作面矿压观测及显现特性研究

田文龙

摘要：为研究 14142 综采工作面顶板活动规律以及其矿压显现特性，更好的评价顶板支架对顶板运动的适应性，因此需要对该面回采过程进行持续的矿压观测。研究结果表明：当工作面推进进度达到0～200m时，工作面周期来压和非来压期间液压支架工作阻力区分度较为明显，工作面来压显现较为明显;当工作面推进进度达到200～488m时，工作面周期来压显现比较强烈，支架工作阻力普遍较高，高于其它时期的周期压力工作阻力值。本次矿压观测分析，将对工作面回采期间的矿压显现进行分析，从中得到反映顶板活动规律的相关技术参数。

关键词：矿压观测;步距;周期来压;矿压显现;阻力

Abstract： In order to find out the activity rule and the characteristics of the mining pressure of the 14142 fully mechanized mining face and evaluate the adaptability of the support to the roof movement of the working face， it is necessary to carry out continuous mine pressure observation on this face.The results show that： when the working face is advancing 0～200m， the working resistance of hydraulic support is distinguished obviously during periodic weighting and non weighting， and the weighting behavior of working face is obvious; When the working face advances 200～488m， the periodic weighting behavior of the working face is relatively strong， and the working resistance of the hydraulic support is generally higher than that of the periodic pressure cycle in other periods. This observation analysis will analyze the ore pressure information during the stopping of the working face， so as to obtain the relevant technical parameters reflecting the roof activity rule and the analysis of the adaptability of the support.

0  引言

近年來，我国煤炭储量依然丰富，随着煤炭资源的不断产出，煤炭开采慢慢向深部厚煤层转移，煤炭开采正处于近距离煤层群联合开采阶段或向近距离煤层群联合开采过渡阶段。较单煤层开采相比，开采深度越大，煤层越厚，矿压显现越明显[1～3]。此外，上位煤层开采不断改变下位煤层顶板赋存状态，其连续性、整体性和稳定性也会发生变化，一些深部特厚煤层开采工作面频繁出现支架立柱大幅下缩等强矿压现象[4～6]。

目前，随着科学技术不断的发展与先进矿山设备的研发与应用，在煤矿开采过程中，综采工作面机械化利用程度越来越高，与之相对应观测到的矿压显现数据也越来越庞大[7～9]。面对如此庞大的矿压监测数据量，只通过传统的人工分析和半人工分析已经不能够高效率的解决，必须采用大数据手段对其分析处理。许多专家、学者对采场矿压显现规律及液压支架适应性做了大量研究，一部分专家和学者从矿压规律方面着手，通过理论计算、数值模拟等方式对工作面长度、埋深等条件下的采场矿压显现特征进行了对比研究，另一部分专家和学者基于特定地质条件下采场矿压显现特征，对综采面液压支架适应性做了大量研究，也取得了很多有价值的成果[10～11]。本文基于九里山煤矿14142工作面为工程背景，通过采用矿压理论计算、现场动态实时监测等手段对液压支架的工作阻力、工作周期来压进行了分析研究。

1  工程概况

14142采煤工作面位于14采区西翼下部，其北邻14122工作面（已回采结束），南邻亮马村断层防隔水煤柱，东接14轨道上山和采区沉淀池保护煤柱，西至井田边界防隔水煤柱，底板有14141运输底抽巷。该回采工作面地面标高+90.47～+93.56m，回采标高在-178.6～-238.1m之间，可采走向长度756m，倾斜长度为150m，面积113400m2。煤层顶底板情况如表1所示。

2  工作面矿压检测方案及设备

14142 综采工作面矿压监测系统主要由矿用本安型顶板压力无线监测分站、矿用本安型数据传输无线分站、矿用本安型监测主站、矿用本安型网关和电源箱构成。系统最后进入工业环网，上传至地面，由相关技术管理人员利用专业软件进行分析报告。

2.1 观测方法  工作面支架初撑力及工作阻力：工作面支架每间隔不超过5架必须在前后立柱各安装BZY型矿用双针耐震专用压力表，由支架维修工做好维护管理，由验收员负责观测每班观测支架初撑力，每天观测一次支架工作阻力，并认真填写观测记录。

端头及超前支护单体柱初撑力：每班由验收员对上下端头、超前支护范围内单体液压支柱随机抽查5根，使用Z-WC型单体支柱阻力检测仪检测初撑力，并做好记录，支柱初撑力小于11.5MPa时必须二次注液。轻型液压抬棚支柱每架安装BZY型矿用双针耐震专用压力表1个，由验收员负责每班观测支架初撑力，每天观测一次支架工作阻力，并认真填写观测记录。

2.2 观测要求  为了分析工作面顶板运动参数，必须捕捉到采场顶板的初次来压和多次周期来压，掌握顶板来压的宏观规律，同时为支架适应性评价、合理工作阻力确定等提供理论分析的实测基础资料。为了对支架的初撑力，末阻力进行观测，确定数据采样周期为1次/（5min）。分析整理数据，得出当天工作面推进各循环的初撑力、平均工作阻力、末阻力。

3  矿压检测内容及数据分析

14142工作面矿压观测数据较为庞大，为充分利用将近九个月时间内的矿压数据量，通过结合工作面开采期间的顶板移动情况，从而筛选出14142工作面推进度从0～488m的数据，对应液压支架编号为5、15、20、25、30、40、45、55、65、70、80、90号，以工作面推进进度为横轴，纵轴为循环末阻力压力值，绘成液压支架循环末阻力压力值随工作面推进进度变化的曲线图。

统计分析可知，14142工作面上部区域最小周期来压步距4.17m，最大37.20m，平均16.50m;工作面中部区域最小周期来压步距3.9m，最大39.6m，平均16.93m;工作面下部区域最小周期来压步距5.6m，最大35.09m，平均16.95m。工作面上部区域顶板周期来压步距要低于工作面中部和下部，整个工作面基本顶周期来压步距在3.90～39.60m，平均16.56m。分析结果见表3。

工作面推进工作面推进0～200m时，工作面周期来压和非来压期间液压支架工作阻力区分度较为明显，工作面来压显现较为明显;工作面推进200～480m时，工作面周期来压显现较为强烈，液压支架工作阻力普遍较高，高于其他期间的周期压力循环工作阻力值。

4  结论

①九里山煤矿14142工作面上部区域最小周期来压步距4.17m，最大37.20m，平均16.50m;工作面中部区域最小周期来压步距3.9m，最大39.6m，平均16.93m;工作面下部区域最小周期来压步距5.6m，最大35.09m，平均16.95m。工作面上部顶板周期来压步距要低于工作面中部和下部，整个工作面基本顶周期来压步距在3.90～39.60m，平均16.56m。②工作面推进工作面推进0～200m时，工作面周期來压和非来压期间液压支架工作阻力区分度较为明显，工作面来压显现较为明显;工作面推进200～488m时，工作面周期来压显现较为强烈，液压支架工作阻力普遍较高，高于其他期间的周期压力循环工作阻力值。③经过本次矿压观测分析，得到了反映顶板活动规律和支架适应性分析的相关技术参数。

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