达竹煤电（集团）公司金刚煤矿 四川 达州 635018
摘要：本文主要以达竹煤电（集团）公司金刚煤矿赋存条件相似的两个大倾角薄煤层工作面为例，总结工作面不同的回采工艺对矿压的影响。W4126工作面采用炮采，单体支柱支护，单体密集支柱管理顶板，W2114工作面采用薄煤层综合机械化回采工艺，液压支架支护顶板。通过观测和研究比较两者不同处，总结出规律，为将来取得了高产高效及安全效果提供理论基础和帮助。
关键词：大倾角薄煤层工作面 回采工艺 矿压 影响
一、工作面概况
1、工作面地质条件
W4126工作面和W2114工作面是达竹煤电（集团）公司金刚煤矿井田两个赋存条件相似的采煤工作面。其中W4126工作面为大倾角炮采工艺，该面位于412采区轨道下山以南最后一个阶段，上部与W4124工作面相接，下至本工作面机巷，北止工作面开切眼，南以412运输上山保安煤柱为界。外连煤层厚度为0.72-0.77m之间，平均0.74m，煤层上为泥岩，平均厚度3.79m，其中含一层平均厚约0.24m的碳质泥岩；底板为深灰色泥岩，平均厚度3.74m，其中夹一层平均厚约0.12m的煤线；工作面煤层倾角: 最大42°，最小40°，平均倾角：41°。煤种1/3焦煤，煤层硬度1.0。工作面走向长平均450m，倾斜长平均100m。
W2114工作面为大倾角薄煤层综采，该采面属于211采区第二阶段的工作面，工作面上接2112机巷以及2112工作面之南的3320北工作面（已采），南以F50断层为界， W2114工作面北以211轨道上山为界，下至本工作面的机巷。煤层最大厚度1.47m，最小厚度0.66m，平均厚度1.10m；最大倾角38°，最小28°平均倾角34°。根据工作面安装的支架、割煤机参数，确定工作面采高为1.10m。煤种1/3焦煤，煤层硬度1.0。工作面走向长平均914m，倾斜长平均120m。
2、工作面开采技术条件
（1）W4126炮采工作面
W4126工作面采高为0.74m(煤层平均厚度为0.74m)，循环进度1.2m。工作面采用俯伪斜走向长壁后退式开采，伪斜角度为30°，炮采工艺，采空区采用全部垮落法处理，工作面铺设塑料溜槽，利用采面倾角较大的特点，煤炭自溜人工攉煤方式装煤。工作面采用“三•四” 排控顶，其最大控顶距为：6.4m,最小控顶距为：5.2m，其中炮道0.4m，材料道1.2m,人行道1.2m，溜煤道1.2m，支柱柱距为0.8m。工作面使用DZ600-25/100、DZ800-25/100型单体液压支柱与木柱帽配套的戴帽点柱形式支护顶板。木柱帽规格为：长×宽×高=400mm×80mm×50mm。靠采空区侧设单体支柱密集控制顶板，伪斜分段密集分段间距为2.4m～3.2m,密集支柱数量为10～12根,密集柱距为0.2m,与走向成12°伪斜角,长度为2.0-2.4m,备用支柱支设在靠伪斜密集的端头处,数量5～7根,柱距为0.2m。工作面支护密度平均1.295根/m2，如下图所示。
W4126支护强度的计算：
取6倍采高的岩石容重作为支护强度的计算依据，
F=6Mγ=6×0.74×2.5=11.1（t/m2）
式中：F----支护强度，t/m2； M----采高，0.74m；γ----岩石容重，2.5t/m3。
支护密度：G=F÷(η×P)=11.1÷(0.85×25)=0.522（根/m2）
式中: G---支护密度；F---支护强度t/m2；η---单体液压支柱实际利用系数，取0.85；P---单体液压支柱的额定工作阻力，25t/根。
实际支护密度为：
G实小=Nmin/（Lmin×0.8）=3/（2.8×0.8）=1.34（根/m2）
G实大=Nmax/（Lmax×0.8）=4/（4×0.8）=1.25（根/m2）
式中: G---支护密度；N---点柱排数；L---控顶距 m。
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实际支护强度大于理论支护强度，符合设计规定要求。
(按实际安装距离1.5m计算，除去下出口和超前15 m)。
采用经验公式计算工作面支护强度：
pt=9.81hγk=9.81×1.1×2.5×6=161.865kN/m2
式中：pt——工作面合理的支护强度，kN/m2; h——根据211采区W2114煤层地质资料，W2114工作面平均采高为1.1m；γ——顶板岩石容重，t/m3; k——工作面支柱应该支护的上覆岩层厚度与采高之比，一般取4—8，根据具体情况合理选取，本工作面计算时取6。
根据工作面的煤层顶底板的情况、煤层情况、采高及支架情况，选取ZQY2600/07/18型支架。按提供的支架最小工作阻力2600KN，计算该支架的最小支护强度为：
最小支护强度= = = =396.20（kN/ m2）
根据以上计算结果可知该种支架的最小支护强度为396.20kN/㎡，大于工作面的顶板的来压强度161.865kN/m2,因此ZQY2600/07/18型液压支架完全能有效支护W2114工作面的顶板。
二、矿压显现规律
为了掌握两个工作面不同工艺对矿压影响的规律，对W4126、W2114工作面进行周期来压步距、顶板下沉量等观测。
1、W4126工作面
（1）观测方法：W4126工作面分为三段进行观测，上段在工作面上出口下10m，中段在工作面上出口下50m，下段在工作面下出口上10m。
（2）工作面顶板来压主要特征：W4126工作面初次来压步距35m，周期来压步距为10-11m。工作面来压时，工作面全场压力较大，煤壁有明显片帮现象，支柱普遍出现急速下缩并伴有响声，采空区侧的密集支柱下沉量明显增大，来压时持续1-2个循环。
2、 W2114薄煤层综采工作面
（1）观测方法：W2114工作面分为三段进行观测，上段在工作面上出口下10m，中段在工作面上出口下60m，下段在工作面下出口上10m。
（2）工作面顶板来压主要特征：
根据资料和观测数据知：W2114工作面顶板初次来压步距 40m，工作面周期来压步距为8-10m，强度中等偏低，压力显现不明显，工作面来压时，煤壁有轻微片帮现象，来压时持续1-2个循环。
3、工作面支架参数分析比较
W4126工作面支柱的初撑力约为12Mpa，W2114工作面支架的初撑力约为31.5Mpa，两者比较，综采工作面较炮采工作面初撑力高19.5Mpa，工作面支护质强度提高较多。W4126工作面顶板下沉量量为采高的38.1%；W2114支架的压力增速较快，且由于支架性能较好，顶板下沉量得到较好控制，仅为采高的14.9%，综采工作面采场的支护效果比炮采工作面好。
四、 结论
1、通过工作面观测结果综合比较，W2114薄煤层综采工作面矿压宏观显现没有W4126薄煤层炮采工作面面明显；安全生产影响方面W2114综采工作面比W4126炮采工作面少；经济效益方面，W2114综采工作面比W4126炮采工作面高。
2、在煤层条件相似条件下，两个工作面顶板来压规律基本相同，35-40m，周期压步距约为9-11m，但由于支护方式不同，顶板下沉量有差别，W4126炮采工作面面下沉量相对较大，W2114综采工作面下沉量相对较小，下沉量相差145mm，表明综采工作面的支护效果有很大提高。
3、通过浅析金刚煤矿薄煤层回采工艺对矿压的影响，分析了解不同的采煤工艺对矿压的影响,通过观测和研究比较两者不同处，总结出规律，有利于科学合理地作好煤矿薄煤层工作面回采工艺设计，实现煤矿矿井高产高效。
参考文献：
[1]《井巷工程》.中国矿业学院等编煤炭工业出版社1989年11月版.
[2]《采矿工程设计手册》.煤炭工业出版社.
[3]《矿山压力与顶板管理》.中国矿业大学学术刊物.
论文作者:何峰,彭刚
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/14
标签：工作面论文; 煤层论文; 顶板论文; 倾角论文; 支架论文; 支柱论文; 平均论文; 《基层建设》2016年4期论文;