缓倾斜薄煤层综采工作面矿压显现逻辑分析_赵兵.pdf
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1、2 0 2 3年第3期2 0 2 3年3月A 煤矿生产能力为9.0 1 05t/a。该煤矿在1 0 1 0 1综采工作面生产过程中采用综采一次采全高采煤工艺,并采用了尤洛卡K J6 5 3顶板在线监测系统对液压支架工作阻力进行实时监测,以便于管理者根据监测结果制定合适的综采顶板控制策略。1工作面概况A煤矿1 0 1 0 1综采工作面处于一采区北部,回采1 0#煤层,煤厚1.2m,平均倾斜角度为05。总的来说,该煤层赋存稳定性良好。煤层顶部以砂质泥岩为主,厚度范围在4 6m 之间,平均厚度为5m,没有遇到伪顶情况。另外,从煤层直接底研究过程中能够看出,最为常见的岩石种类为砂质泥岩,其厚度在1.8
2、 2.5m 之间,平均厚度为2.2m,层位比较稳定。整个综采工作面走向长度为10 4 0m,倾向长度为1 6 5m,工作面存储量为3.0 4 8 1 05t,在顶板控制上主要采用全部垮落法。2测站布置及观测内容2.1工作面液压支架工作压力监测为了保证主体压力监测工作的准确开展,在研究过程中引用了矿用本安型数字压力计,并在工作面设置3个测站,位置分布于工作面上、中、下三点,测站分别对应1 0#和1 5#支架、4 0#和4 5#支架、7 0#和7 5#支架,一个测站搭配两个数字压力计,重点关注1 0#和1 5#支架位置的左右立柱压力情况,具体如图1所示。在实际工作过程中,压力计每隔5m in会进行
3、一次记录工作,借助于数据激光采集器对数据进行定时记录,之后通过适配器将数据传递给计算机为后续数据分析提供充分条件。对于监测数据分析,主要采用的是煤矿综采支架压力数据管理系统,能够保证最终数据分析结果的准确性1。2.2巷道围岩变形监测开展巷道围岩变形监测工作时,主要应用的设备有顶板动态记录仪、钢卷尺和塔尺等,具体测站布置位置主要集中在回风平巷位置以及运输平巷超前工作面3 0m 范围内,一个测站会安排2个测区。为了保证监测效果,工作人员在测区顶底板和两帮中间位置均布收稿日期:2022-10-20作者简介:赵兵,1970年生,男,山西保德人,主要从事矿井建设及薄煤层开采方面的工作。缓倾斜薄煤层综采工
4、作面矿压显现逻辑分析赵兵(山西煤炭运销集团芦子沟煤业有限公司,山西 保德0 3 6 6 0 0)摘要:为了保证煤炭资源的充分利用,大多数矿井制定了浅部薄煤层开采计划。但由于该部分煤层开采具备复杂性、多样性的特点,尤其是在坚硬顶板下,顶板强度较高,开采时经常遇到剧烈来压的情况。以A煤矿薄煤层1 0 1 0 1综采工作面矿压监测研究为出发点,对矿压显现特征以及压力影响范围进行总结。结果显示,工作面初次来压步距为1 9.0m,周期来压步距为6.8 7m,来压情况十分明显,还会对超前支撑产生影响,具体影响范围为1 8m左右。关键词:薄煤层;综采工作面;矿压中图分类号:T D 3 2 3文献标志码:A文
5、章编号:2 0 9 5-0 8 0 2-(2 0 2 3)0 3-0 0 6 9-0 4Logical Analysis of Mine Pressure in Fully Mechanized Mining Face of Gently Inclined ThinCoal SeamZHAO Bing(Luzigou Coal Industry Co.,Ltd.,Shanxi Coal Transportation and Sales Group,Baode 036600,Shanxi,China)Abstract:In order to ensure the full utilization
6、 of coal resources,most mines have developed shallow thin coal seam mining plans.But because the mining conditions of this part of the coal seam have the characteristics of complexity and diversity,especiallyunder the hard roof,the roof strength is high,mining often encountered severe pressure.Based
7、 on the study on mine pressuremonitoring of 10101 fully mechanized mining face in thin coal seam of A Coal Mine,this paper summarized the characteristics ofmine pressure and the influence range of pressure.The results show that the initial pressing step distance of the working face is19.0 m,and the
8、periodic pressing step distance is 6.87 m;the pressing situation is very obvious,having an impact on the advancesupport,and the specific influence range is about 18 m.Key words:thin coal seam;fully mechanized mining face;mine pressure(总第2 1 0期)能源产业6 9 DOI:10.16643/ki.14-1360/td.2023.03.0522 0 2 3年第3
9、期2 0 2 3年3月置了观测点,以了解巷道在开采活动中出现的底板移近量以及两帮移近量,并利用“十字布点法”明确测面中的测点位置,以便为后续工作开展奠定基础2。图 1 仪器测站和巷道变形测点布置3工作面矿压观测结果及分析3.1初次来压矿压观测时,工作人员可以从工作面自开切眼之后推进1 0m,这时采空区顶板不会出现大规模垮落现象,仅局部出现垮落问题。当工作面与切眼之间的距离达到1 6m 时,采空区内部冒落矸石的数量会大幅增加,此时,支架载荷数值处于增加状态。当切眼推进到1 8.6m 时,工作面来压变得更加明显,首次出现最大值,当多数支架安全阀开启后,会形成来压循环,具体循环2 3次。相比之下,工
10、作面上部来压具备明显的滞后性,且初次来压步距与上部之间的距离数值固定,为2 0.4m,与中部之间的距离为1 8.6m,与下部之间的距离为1 8.0m,平均值为1 9.0m。除此之外,在来压过程中,动载系数同样会发生变化,具体范围是1.3 5 1.7 5,来压变化情况十分明显。3.2周期来压当初次来压现象出现之后,受覆岩载荷的影响,当工作面推进到一定位置时,基本顶会出现周期来压情况。该阶段的矿压监测工作开展需要以距离开切眼5 8.0m 位置为起始点,到距离开切眼9 4.5 4m 位置结束,其间总计推进的距离数值为3 6.5 4m,会经历5 9次来压循环,监测周期为5 6d。通过对来压周期的观测,
11、能够了解支护阻力随工作面推进的变化规律,具体情况如图2所示。从具体监测统计数据中能够了解到,工作面上部周期来压涉及到的步距数值较大,下部来压步距则相对较小,整个来压持续的时间并不长,周期来压步距范围在3.7 8 1 1.9 7m 之间,平均数值为6.8 7m,平均动载系数大于1,具体数值为1.4 2。从这里也能够看出,该综采工作面的来压情况十分明显。也正是由于来压数值处于变化状态,证明支架在工作期间需要应对较大的压力波动,进一步增加了下部支架动载系数。后续工作面推进速度有所放缓,但顶板下沉时间延长,致使来压时动载系数越来越大3。3.3工作面支架阻力分布规律通过对工作面支架工作过程中压力变化的分
12、析,能够帮助管理者了解上覆岩顶板压力变化情况,最终结果能够作为工作面顶板支护质量评价的依据。这其中最为常见的指标内容有支架初撑力、末阻力以及工作阻力。3.3.1支架初撑力统计分析从具体观测结果中能够看出,支架初撑力与额定初撑力之间的差距明显,初撑力波动范围较大,最高数值能够达到25 2 3k N/架,最低数值为1 2 4k N/架,从中可以得到上部支架平均初撑力,数值为15 7 3k N/架,中部支架平均初撑力为14 2 1k N/架,下部支架平均初撑力为9 8 8k N/架。与额定初撑力相比,上、中、下部支架初撑力占比分别为6 0.3 8%,5 4.6 7%和3 7.9 7%。通过对支架初撑
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