大采高綜采面礦壓顯現及煤壁片幫規律研究
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摘要：對6045大采高綜采工作面的礦壓顯現規律進行了實測分析，并對礦壓顯現與煤壁片幫之間作用關系進行了研究。結果表明，煤壁片幫受到回采面來壓影響較為明顯，應在回采面來壓期間采取有針對性的措施，降低煤壁發生率及影響程度，降低對回采工作的影響。
關鍵詞：大采高工作面;礦壓顯現;煤壁片幫
1 工程概況
山西某礦6045大采高綜采工作面位于礦井井田西北部位置，西邊以及北邊均為礦井井田邊界，東部為采區集中運輸巷跟軌道巷，東部位原回采面采空區，開采的6號煤層厚度在4.56～4.98m之間，煤層的平均厚度在4.7m，煤層頂板為厚度在3m的砂質泥巖、泥巖，直接頂為厚度在15m的細砂巖，煤層底板為厚度在5m的粉砂巖、泥巖。6045回采工作面采用綜采一次采全高開采工藝，全部垮落法對頂板進行管理，設計的回采面走向長度為2450m，傾斜長度為220m，回采面的有效推進長度在2340m，采煤機每刀進尺為800mm。
2 礦壓觀測分析
2.1 礦壓觀測點布置
為了對6045大采高綜采面礦壓顯現規律進行掌握，在回采面液壓支架中布置測力計，具體布置在在端頭5#支架、15#支架、32#支架，中部的54#支架、64#支架、98#支架，端尾處的114#支架、130#支架以及148#支架。為了準確的及時全面的對液壓支柱的壓力變化情況進行監測，壓力計每隔5min對壓力值進行一次記錄。
2.2 壓礦壓觀測規律分析
2.2.1 壓夜支架工作阻力情況
從現場液壓支架監測數據可以知道，在回采工作面上液壓支架的工作阻力變化呈現出中間大，兩端小的趨勢，也就是說再回采面的端頭液壓支架工作阻力較小，在中部位置液壓支架的工作阻力較大。
根據回采面液壓支架工作阻力變化情況，回采面的直接頂初次垮落間距在13m左右，6號煤層的直接頂來壓步距距離回采面機頭部位較遠，與機尾位置較近。回采面初次來壓步距在35m左右，初次來壓期間，回采面的并不是全部來壓，而是從機尾位置先來壓最后逐步擴散到機頭位置?；夭擅嬉簤褐Ъ艿膭虞d系數在1.12～2.39 之間，平均在1.77。
回采面采用的液壓支架的型號為ZY9000/25.555D2，支架的額定工作阻力在9000kN，回采期間回采面液壓支架的平均工作阻力值在4930kN，為額定工作阻力值的54.5%，來壓期間的最大工作阻力在9510kN，為額定工作阻力值的105.6%，最小工作阻力為2500kN，為額定工作
阻力值的27.8%，在回采面的進風巷端頭位置、中部以及回風巷端尾位置處液壓支架的平均工作阻力為額定工作阻力值的47.8%、58.8%、42.5%。
2.2.2 液壓支架初撐力分析
在6045回采面液壓支架設計采用的初撐力在6450kN，通過現場測量，測量結果如表1所示。從表中可以看出，液壓支架的初撐力平均值在在端頭處為3102kN，在中部位置為3450kN，支架的初撐力均小于設計的采用初撐力6450kN，由于可以看出，回采面液壓支架在實際工作過程中初撐力值較低，對煤層頂板的支撐作用不明顯。
2.2.3 液壓支架活柱下縮量變化
通過對液壓支架活柱下縮量變化測量分析可以知道，在整個回采工作面上，回采面的上部位置上（回風巷側）活柱的下縮量值較小，支架能對煤層上部巖層進行有效支撐，在回采面下部位置（進風巷）活柱出現5mm以下的變形量數據為所有支柱的63%，5～10mm之間的液壓支架活柱占比為15%，在10～15mm之間的液壓支架活柱占比為17%，其余變化長度占比在5%。對回采面液壓支柱下縮量統計中，活柱的最小變形量值為0mm，最大變形量值在51mm，平均變形量值為6.3mm。
2.2.4 超前支撐壓力分析
采用錨桿測力計對回采面前方超前支撐壓力變化情況進行測量，根據應力變化情況對支撐壓力影響范圍進行劃分。
2.2.4.1 進風巷礦壓觀測分析
從數據中可以看出，隨著回采面的推進，進風巷受到采動影響較為明顯，超前支承壓力的影響范圍為：回采面前方48～52m之內受到采動影響，平均為50m;在回采面前方26～30m內受到采動的影響較為明顯，平均距離為28m;回采引起的超前支承壓力峰值位置在6～12m之間，平均為9m。
2.2.4.2回風巷觀測數據分析
對工作面回采期間回風巷礦壓顯現情況進行統計分析，從統計數據可以看出，隨著回采工作的推進，回風巷受到回采面采動影響較為明顯。采動超前影響的平均范圍在61m，影響較為明顯的區域在29m，超前支承壓力峰值在8m左右。巷道變形觀測分析在回采期間對巷道周邊圍巖變形量數據進行分析，測量數據表明，回采巷道的頂板最大變形量在158mm，平均變形量值在45mm;底板的最大變形量值為130mm，平均變形量值為32mm;巷道兩幫變形量最大值在88mm，平均為24mm。巷道變形量主要是巷道頂板下沉，底板底鼓為主。
3 煤壁穩定性分析
通過在回采工作面現場觀測可以得知，在工作面正常推進過程中（非來壓期間）回采面煤壁片幫發生率以及片幫深度均較小，隨著回采面推進長度的不斷增加，頂板出現來壓，回采面煤壁片幫程度增加。隨著回采面推進的長度的不斷增加，煤壁片幫發生率及嚴重程度呈現出周期性的分布規律。特別是在回采面來壓期間，煤壁片幫的發生率以及片幫的深部均較大，特別是位于回采面中部位置。具體的統計數據如表2所示。
在回采面正常推進期間，回采面來壓期間發生片幫的頻率超過50%，非來壓期間的回采面煤壁皮片幫率在13%。來壓時片幫的發生率以及發生程度均增加比較嚴重，片幫深度在1m以上時片幫發生率在31.7%，寬度在2～4m時片幫發生率在67%，寬度在4m以上時片幫的發生率在32.5%;來壓期間，高度在1～2m時片幫發生率在95%，2m以上時片幫發生率在51.6%。綜合分析，可以看出，來壓期間的片幫發生程度以及片幫的發生率均大幅高于非來壓期間。因此，可以說明回采面來壓時引起回采面煤壁片幫的影響因素之一。
4 總結
通過對6045大采高綜采工作面礦壓顯現觀測得出，回采面的初次來壓步距平均在35m左右，周期來壓步距在18m，來壓的動載系數在1.12～2.39，平均在1.77。回采面中部礦壓顯現較為明顯?；夭擅婷罕谄瑤褪艿街芷趤韷河绊戄^為明顯，在回采面來壓期間應采取加大支架支撐阻力，增加回采推進速度，或者對前方煤體進行加固等措施，來盡量減少煤壁片幫的發生率，減少對回采造成的影響。
參考文獻：
[1]王華平，趙海彥.綜采工作面礦壓顯現特征及控制技術探析[J].能源與節能，2018（07）：98-99.
[2]王仲倫.大采高綜采采場礦壓顯現規律與支架工作阻力數值模擬研究[D].太原：太原理工大學，2018.
[3]郭志軍，邢存恩，郝曉東.大采高綜采面礦壓規律與煤壁穩定性研究[J].煤炭技術，2017，36（03）：95-97.
[4]王治家.大采高綜采面煤壁片幫機理及控制技術研究[J].煤炭科技，2016（02）：126-128+135.
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