滕州市东大矿业有限责任公司 山东滕州 277500
摘要：综合机械化采煤方法是当前矿井开采过程中最为普遍的一种方法，随着矿井开采深度的不断增加，矿山压力显现越来越多，开采难度越来越大。本文以某煤矿综采工作面为研究对象，实测并分析了该面矿山压力分布规律，结果表明：老顶初次垮落步距为30-39m，周期来压步距为19～30m，工作面阻力一般为20~40MPa，满足了现场支护需求，且为具有相似情况的矿井提供理论与实践的借鉴意义。
关键词：综合机械化；矿山压力；分布规律
0 引言
我国是世界上最大的煤炭生产国和煤炭消费国，目前已形成了以煤炭为主体，电力为中心，油气、新能源全面发展的能源结构格局[1]。然而随着开采深度的不断增加，冲击地压灾害越来越严重，极大的影响原煤的开采率。本文基于某煤矿综采工作面的实际压力分布情况，采用支架测力计、离层观测仪等仪器对实际来压状况进行监测，并通过分析得到矿压分布规律，为矿井支护方式的选择和其它类似情况的矿井提供理论与数据的支持。
1 矿压及分布概述
矿山未开采时地下煤岩体处于平衡状态，当进行煤炭开采时，原有的煤岩体力学平衡状态被打破，应力会重新分布，并逐渐恢复至平衡状态。在原始平衡被打破，且应力重新分布的过程中使围岩变形、移动及破坏的力称为矿山压力。随着开采深度的不断增加，原始岩石应力逐渐增加，直接对开采后巷道和采场周围的岩体中支承压力产生影响，由于开采后的空间为开放空间，上部岩体支承压力的不断增大，导致直接顶和基本顶出现垮落的情况，此时支架阻力达到最大值，因此又称为来压过程 [2-3]。
2 工程概况
某煤矿综采工作面埋藏深度为600~800m，主采12#煤层，煤层厚度为2.3~2.7m，平均煤厚为2.5m，属于稳定煤层；煤层倾角为2~10°，平均6°，煤层硬度f为1.5~4。基本顶为粉砂岩，厚度为9.97m，直接顶为细砂岩，厚度为2.45m，中间无夹矸，其煤层顶底板情况见表1。瓦斯含量为2.65 m3/t，属于低瓦斯矿井，且煤层易燃等级为Ⅲ级，属于不易自燃煤层。
3 矿压分布规律监测与分析
3.1 矿压监测方法
为了掌握工作面顶板来压规律，分析回采期间支架与围岩的相互作用关系，为决策指挥、顶板管理及巷道支护设计提供科学依据，因此采用支架测力计和离层观测仪对工作面支架初撑力和巷道围岩变形量进行测定，得到工作面推进过程中支架阻力、支架初撑力和离层量的变化趋势，并对工作面的来压情况进行了分析。工作面的矿压观测的观测采用支架应力计和统计冒落的方法进行监测，每天安排专人对工作面矿压观测数据进行记录。
3.2 矿压分布规律
首先对工作面六月以来的每日推进度及采空区垮落情况进行了统计，统计信息如表2所示。
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图2 综采工作面支架阻力原始曲线图
工作面共布置8个测区，6月7日10点30分，8个圆图自记仪支架工作阻力均达到或接近40MPa，以31#架圆图自记仪为例，10点30分，出现峰值，最大为40.4MPa，有明显来压现象，之后压力开始下降，有明显波峰，判断为初次来压。
采用离层观测仪对综采工作面的顶板离层量进行了测定，结果表明6月7日出现初次来压现象，如图3所示。
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图3 离层观测仪每天变化量 图4 支架阻力变化值
由图3中可以看出，自5月31日起，离层观测仪变化量开始逐渐增加，起始变化量为0.18mm/h，随着综采面的不断推进，离层观测仪最大变化量在0.45mm/h-0.87mm/h之间波动上升，6月7日达最大值0.91mm/h后开始下降，说明6月7日左右工作面老顶初次来压。
从图4中可以看出，支架阻力最大值为6月7日的40MPa，之后开始下降，证明6月7日工作面来压，支架压力值最大，而从5月31日起，支架压力不断增大，直至6月7日达到最大值，表明5月31日时已经进入来压周期，该周期内压力由22.840MPa增加至40MPa，表明此次来压较为剧烈。
从图1至图4，可以看出6月7日工作面面后全部冒严，工作面第15#架及第20#至64#架面前片帮严重，且在割煤时煤炮增多且剧烈；6月7日开始轨顺超前支护自工作面向外30m范围内底鼓200mm；6月7日轨皮顺超前支护距面50m范围内多颗单体液压支柱自动卸载，当日离层观测仪最大变化量达较大值0.91mm/h，支架工作阻力值最大达到40MPa，进一步证明综采工作面6月7日老顶初次来压，此时工作面跨度为30-39m，初压步距30-39m；周压步距19-30m。
4 结论
（1）对矿山压力的概念及分布进行了概述，得到初次来压过程中的明显特征。
（2）并基于某矿综采工作面的实际情况，对该面的矿山压力分布进行了分析，其中，6月7日该工作面面后全部冒严，且部分支架面前片帮严重。
（3）该日离层观测仪最大变化量达较大值0.91mm/h，支架工作阻力值最大达到40MPa，证明该综采工作面6月7日老顶初次来压，此时工作面跨度为30-39m，初压步距30-39m；周压步距19-30m。
参考文献：
[1] 赵保平. 煤矿回采巷道矿山压力控制与支护分析[J]. 煤炭与化工, 2014, 37(12):51-53.
[2] 史红邈, 杜建伟, 李志强,等. 大采高超长综放工作面采场矿山压力控制技术研究[J]. 煤, 2009, 18(11):14-16.
[3] 杜斌. 浅析煤矿回采巷道矿山压力控制与支护[J]. 山东工业技术, 2014(10):65-65.
作者简介：徐建超，1988年6月，男，汉族，山东滕州人。2011年7月毕业于山东科技大学，采矿工程专业，助理工程师职称，本科学历。现在滕州市东大矿业有限责任公司，从事综采技术员工作。
工作单位：滕州市东大矿业有限责任公司；
邮编：277500
收刊地址：山东省滕州市大坞镇东大矿业有限责任公司综采工区；
收刊电话：15165877167
论文作者:徐建超,张军伟,宋永来
论文发表刊物:《防护工程》2019年20期
论文发表时间:2020/3/7
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