陕蒙深井高应力大采高工作面侧向应力监测与分析论文_王超,程领存

摘要：工作面侧向支承压力分布规律是确定支护距离、预卸压范围、区段煤柱宽度、下区段工作面长度的重要依据，摸清回采工作面侧向应力影响范围和变化规律，为沿空巷道留设提供依据。

关键词：深井 地压大 应力监测 侧向应力

2201工作面是矿井的首采工作面，平均采深720m，地压大，煤层较厚（>5m），一次采全高，开采扰动应力大，且软硬煤相间及夹矸等复杂结构分布广泛，属于典型的复合型厚煤层。矿井地面油气井等附作物较多，下一步将面临各类煤柱的留设问题。工作面侧向支承压力分布规律是确定支护距离、预卸压范围、区段煤柱宽度、下区段工作面长度的重要依据。为摸清回采工作面侧向应力影响范围和变化规律，特在2201工作面3号联络巷内设置观测点进行观测，并对应力变化规律进行分析。具体情况如下：

1 工程概况

煤层结构简单，起伏变化较小，倾角0～2°，平均1°，煤层厚度变化为5.64～7.03m，平均6.40m，煤层普氏硬度为f＝1.36。岩石以碎屑沉积岩为主，层状结构，岩石的力学强度低，具体情况见表1。

表1 煤层顶底板情况表

2201工作面3号联络巷于2017年12月13日开始安装应力测点，此时三号联络巷距离工作面273米，距开切眼（切眼后煤壁）1002米。共布置8组测站，其中奇数深度为7，偶数深度为12，每组的间距为1.5m。应力计的具体位置如图1所示。

应力测站布置平面位置图

2 侧向应力监测数据结果

2201工作面侧向应力自2017年12月13日开始监测，至2018年9月2日监测结束，现分别对各测点应力监测曲线进行分析。如图所示应力监测典型测点曲线图。

（1）由图可知，1号测点布置时距离工作面为倾向（垂直胶运顺槽非采帮10.4米），走向283.6米。点应力变化情况如下：

该测点应力计初始油压为6.79MPa，在距工作面235米压力缓慢上升较平稳，在距工作面25米处压力上升较快，最大应力值24.33MPa，总应力差为17.54MPa。

（2）5号测点布置时距离工作面为倾向（垂直胶运顺槽非采帮21.6米），走向290米。点应力变化情况如下：

该测点应力计初始油压为0.93MPa，在距工作面70米压力缓慢上升较平稳，在距工作面-8米（过三联）处压力上升较快，最大应力值14.86MPa，总应力差为13.97MPa。

3综合分析：

整体分三个阶段进行研究，第一阶段-50至工作面推采到3号联络巷；第二阶段从3号联络巷继续推采至超前250米；第三阶段超前250米至360米。

(1)第一阶段应力差值17.23＜ 第二阶段应力差值71.42 ＞第三阶段应力差值46.41MPa。

第一阶段：工作面推采主要影响范围为正前方及正侧方区域，3号联络巷，应力变化基本不受工作面推采影响，受工作面应力蠕变，正常缓慢升高。

第二阶段：是侧向应力受工作面采空区影响最为明显的区域，而且和工作面的推进速度基本成正比关系，其中A测站2号深部测点最为明显。

第三阶段：侧向应力仍受采空区的跨落的影响，但影响程度明显减弱。

滞后支承压力增幅、增速明显大于超前支承压力，表明受采空区滞后压力影响的煤柱冲击危险性大于受超前支承压力影响煤柱。

(2)深部应力计的变化更易受工作面开采影响，应力计反应更为灵敏。受压力和卸压影响，浅部应力计基本完全处于塑性破碎区，压力反应不明显。

(3)工作面推进至3号联络巷后，从现有观测结果可以看出，15、16号应力计，即距离2201工作面采空区70处应力受影响较小，是否受其他因素影响需要下一步继续观测。

(4)8号应力计（40米）以外的区域在工作面推进300米后影响变化较小。

(5)从上图可以看出4号测点，距离2201内帮17米（距离2201工作面15-20米）位置应力值和应力差均最高；1号至8号应力计（距离2201工作面小于40米）应力及应力差较大，应力较高。

(6)当工作面推进至过3#联络巷46.4米时联络巷中部42米处压力开始下降，50-72米压力升高，分析认为中部顶板断裂压力向周边转移。当工作面推进至过3#联络巷91.3米时3#联络巷与胶运顺槽侧12米处煤体压酥压力下降，应力向联络巷中部转移，相邻的应力测点应力高。

4结论：

（1）工作面滞后影响大于超前影响，应力增幅最大在滞后0-250米范围（其中200-250米应力值最大），滞后250-360米后增幅变缓。

（2）工作面超前支承压力影响范围116.8m，滞后最大影响范围250m；

（3）超前工作面60m至与联络巷平齐范围为应力缓慢升高区，推采至3#联络巷时侧向应力峰值位置为距采空区22m；推采过3#联络巷200-250m范围为应力剧烈升高区；超3#联络巷250-300m范围为应力降低区；

（4）采动稳定后侧向应力最大影响范围为40m，峰值区15-20m；

（5）超3#联络巷220m时，联络巷侧向支承压力由采空区向外32m处，向中部转移，分析为顶板沿工作面推进方向断裂导致。

参考文献：

窦林名//牟宗龙//陆菜平//曹安业//巩思园 采矿地球物理理论与技术

窦林名 白金正 李许伟 贺虎 基于动静载叠加原理的冲击矿压灾害防治技术研究

论文作者:王超,程领存

论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期

论文发表时间:2020/1/15

标签：应力论文;  工作面论文;  压力论文;  采空区论文;  煤层论文;  超前论文;  距离论文;  《基层建设》2019年第27期论文;