摘要：近年来，随着深部煤炭资源开采强度的增大和采矿煤机设备不断更新发展，厚煤层普遍采用放顶煤开采工艺，但考虑到特殊地质条件和开采安全，同一综放工作面有时局部采用放顶煤，有时全部采用放顶煤。分析并掌握深部矿井不同采煤方法和采厚条件下的采场矿压显现规律，对于科学开展采场顶板控制设计及管理，实现工作面安全高效生产具有重要意义。现阶段众多学者对于深井工作面矿压显现规律进行了大量的研究，但是不同矿井的地质及技术条件不同，特别是厚煤层开采时，不同采煤方法在不同采出厚度条件下，采场矿压显现规律会有明显差异，其采场矿压显现规律仍需进一步研究。
关键词:特厚煤层；综放工作面；初采期间；回采期间；矿压显现；支架
引言：随着我国机械化装备水平的提高，发展出了适用于特厚煤层开采的大采高综采放顶煤技术。我国许多矿井赋存着特厚煤层，而当特厚煤层上方覆岩为近距离采空区时，受上方采动影响，下方煤岩体裂隙增多，完整性遭到一定程度破坏; 采空区内垮落岩块不均匀，部分区域应力集中，可能造成工作面支架受力不均，工作面顶板控制困难。因此，采空区下近距离特厚煤层综采放矿压显现规律是一个重要的课题。
采煤工作面矿山压力观测，是为了研究煤矿开采过程中的矿压显现规律，为现场生产安全和技术管理提供准确的分析数据和资料，解决现场顶板管理存在的实际问题。
( 1) 通过矿压观测，掌握急倾斜煤层水平分段开采工作面上覆煤岩层运动的相关规律; 掌握采空区上方围岩与支架相互作用关系及压力分布特点; 掌握因采动引起的超前工作面支承压力分布的变化规律，从而有针对性地采取顶板管理措施。
( 2) 观测工作面现用的ZFB3000 /15 /24 型液压支架适应性和支撑强度。即从顶板岩层控制出发，对在既定条件下使用支架的架型和支护效果提出验证性意见。
( 3) 依据回采工作面围岩条件及支撑压力分布大小及规律，确定顺槽巷道断面规格、金属棚支架参数及两巷安全出口支护加强管理的超前距离。
1 矿山压力观测的一般方法
本次主要针对急倾斜厚煤层水平分段放顶煤工作面矿压进行观测，观测方法为常规矿压观测法。
1.1工作面顶底板移近量观测
1.1.1观测点设置方法
考虑到安全和操作等因素，观测点要结合工作面的实际情况，选择影响较小且具有代表性的地点设置，以确保测取数据的准确性。一般从靠近工作面的煤壁设置观测起点，观测点随工作面推进前移至液压支架横梁尾端结束，观测长度一般为液压支架顶梁的整体长度。观测点组数可根据工作面的倾向长度布置，一般将工作面分为上、中、下三段布置。为了避免因更换人员或测点破坏不利于观测，需布置多组观测点，测点序号用1、2…表示，与工作面推进方向垂直的观测线可用Ⅰ、Ⅱ…表示。用本矿现有的ADL － 2． 5 型测杆观测顶底板移近量时，应在测点顶底板处经钻孔后安设方形木楔子做成基点，以保障顶底板测点的相对稳固性。一般在移架前后各测读一次数据。
1.1.2 观测注意事项
基点设置完毕后记初始数据; 更换测杆时记初始数据; 观测时，要将各节测杆连接处拧紧，防止歪斜，避免读取数据不准; 测读时，注意前后两次读数是否正常，出现反常要重新读数; 靠近工作面煤壁设置的基点在运输机运转和移架过程中很容易破坏，必须和生产单位联系，采取必要手段加强保护。
1.2工作面支架载荷观测
工作面液压支架载荷观测的内容主要是实测液压支架的初撑力和静止后的支架承载力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前，在采煤工作面液压支架的前后柱体上安装了GPD60 无线压力传感器，实现对液压支架顶板压力和初撑力的实时在线监测，及时分析顶板来压规律和支架的适应性，为顶板管理提供数据。
1.3活柱下缩量观测
活柱下缩量是反映矿压显现的一个重要参照指标。一般先在支柱的活柱上刻上标记，每次用钢卷尺测其与底柱上端的间距。每次回柱前，测读一次。此外，还可使用国产YSZ － Ⅰ型液压支架压力下缩自记仪观测活柱循环下缩量。
2 工作面煤壁端面顶板破碎观测
工作面端面顶煤破碎度是反映煤壁前方集中应力大小最直观的一项指标，也是在集中应力作用下顶板状态和冒落程度的反映。
(1) 因本矿工作面倾向长度较短、采高低等特点，沿工作面倾向方向每隔5m 布置1 条垂直工作面倾向的观测线，长度为工作面端面距范围松散煤体冒落的长度。
(2) 用钢卷尺在每条观测线量取冒落高度超过5cm，冒落空间的长度分别为d1、d2 及冒落后端面距d。
(3) 每条观测线上的顶板破碎度用f 表示，单位%，即f = d1 + d2 /d。
( 4) 工作面顶板整体破碎度可按平均值计算，通过观测计算出每条观测线上比或工作面平均比值，数值越大则反映出工作面超前集中应力( 支承压力) 越大。
3矿山压力观测工作要求
(1) 观测安排1－2 人专职负责，非特殊原因不能更换; 测量工具要准备保养好，不应频繁更换，以减少误差。
(2) 准备各类观测记录本，分类记录观测数据，记录数据要工整清晰。
(3) 定期对测杆进行维护除锈保养，保证灵敏度。
(4) 观测人员要与井下人员密切配合，按计划规定开展观测工作。
(5) 观测人员及时整理和组织分析，发现问题及时向生产部门预报矿压情况，制定防范措施为现场生产安全技术服务工作。
(6) 定期组织开展矿压观测总结会议，并形成书面报告，连同观测原始数据入档管理，为下水平工作面矿压观测、分析、预测预报、制定防范措施等工作提供参考资料。
4顶板压力控制方法
（1）合理地设计工作面倾斜长度和相邻巷道煤柱尺寸参数，巷道布置尽量避开压力高峰区，有利于顶板控制，同时也可改变工作面两端头的受力状况。因此工作面倾斜长度一般设计在150～180ｍ，两巷相邻煤柱尺寸一般不超过5～8ｍ，巷道设计在集中压力降低区。
（2）加快工作面推进速度，缩短煤壁暴露时间，可有效地防止煤壁片帮抽冒，实现改善顶板和支架受力状况，提高煤壁的稳定性。
（3）提高工作面支架的护帮能力，采用支架伸缩前探梁和护帮板支护顶板和煤壁，防止因煤壁片帮导致顶煤抽冒的发生。在有条件的情况下液压支架设计反转护帮板，对煤壁片帮区域顶板起到及时支护作用。
（4）加强支架的液压系统管理，缩短移架时间，采用带压移架，在破碎顶板情况下铺设金属网，减少顶板的下沉和移架时对顶板的破坏，保证支架具有足够的初撑力。
（5）分析掌握地质条件和煤层厚度变化，合理控制采高和采煤机截深。在变化区域加强采煤机司机和支架操作人员的配合水平，实现及时支护顶板，提高工作面的稳定性。
结束语
煤层开采过程中，由于许多煤质较为松软，回采易造成节理裂隙进一步发育，影响工作面及回采巷道的稳定性。尤其是在大采高工作面中，其开采强度较大，顶板矿压显现较剧烈，厚煤层条件下的工作面矿压规律与常规工作面有一定差别。因此，针对高强度下的厚层工作面矿压显现规律的研究，能够合理地指导工作面的安全高效开采。
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论文作者:解孝军
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/7/3
标签：工作面论文; 顶板论文; 支架论文; 煤层论文; 规律论文; 压力论文; 液压论文; 《防护工程》2019年第2期论文;