摘要：本文根据煤矿悬移支架中回采工作面的顶板分类情况，对影响回采工作面矿压规律的因素进行了详细分析，指出了煤矿悬移支架技术应用中的回采工作面矿压规律，对悬移支架技术在回采工作面实践中的应用有一定的积极作用。
关键词：悬移支架；回采工作面；矿压规律
随着采煤技术的不断进步，为了实现高效生产、高效经营、安全生产的技术改革目的，在目前的回采工作面中主要采用的是型号为ZH2000/15/35Z的整体型悬移支架。为了增加整体悬移支架的适应性和稳定性，对悬移支架的应用进行技术评估，本文对煤矿悬移支架回采工作面中的矿压规律进行了初步探讨。
一、悬移支架的作用
悬移支架应用中的回采工作面的主要任务就是有效地控制围岩的变形，防止围岩遭到破坏，为回采工作创造有利的工作环境和一定的工作空间。在回采工作面支护工作中主要是对顶板岩层的控制，因此顶板管理成为了控制矿压的一项重要措施。根据煤层的相对位置以及顶板岩层的特性，可以将顶板主要分为这样三类。
1.是伪顶。伪顶主要是指直接位于直接顶和煤层之间，并且很容易垮落的较薄岩层。一般来讲，伪顶主要是由炭质页岩等软性岩石构成，厚度一般在300m到500m之间。这类伪顶的特点在于很难能够保留在工作面的空间上方。
2.直接顶。直接顶是指在伪顶或者煤层之上的一层或者几层性质较为相近的岩层。这类岩层通常是由泥质或者砂质的页岩构成，其特点在于容易垮落。
3.是老顶。老顶是指位于直接顶或者煤层之上的坚硬并且有一定厚度的岩层。这种老顶一般是由砂砾岩、石灰岩、砂岩等坚硬的岩层组成。其特点在于经常在采空区上方维持一块很大悬露面积，并不会随直接顶一块掉落。
二、工作面及其矿压规律观测方案分析
本文研究的工作面以某集团旗下的某煤矿2200工作面为例，主要采2号煤层，其厚度为平均厚度为3.15m，煤层的倾斜角度为10毅，煤层的厚度在2.8m到3.4m之间。其底面是由粉砂岩构成，厚度为1.95m。从整体上看，采煤工作面的倾向长为85m，走向长为600m，采煤区域的巷道高为2.1m，宽为2.5m，主要采用的支护技术是悬疑支架支护技术。根据此工作面的实际情况，本文对其工作面的矿压观测及研究制定了如下的观测方案。
此次工作面矿压规律观测的内容主要涉及这样几个方面。巷道的收敛情况；顶板的下沉速度和下沉量；巷道支护支架以及锚杆的工作载荷量；液压支架的载荷情况。具体的矿压观测项目为：用KY—82型顶板位移动态仪观测工作面顶底板的收敛情况；以JSS30A型数显矿用收敛计来观测巷道两帮的移近量；以HC—45型压力盒来测试巷道的单体支柱阻力；以YTL—130型圆图自记仪来观测支架的载荷量及其变化情况；以CM一12型测力锚杆来测试动压对悬移支架和锚杆支护的影响。以MCJ一10型锚杆测力计来监测巷道中支护支架和锚杆工作载荷。
三、回采工作面矿山压力规律的主要体现
在回采工作面矿压的规律体现方面，主要存在如下四类问题。
1.顶板的下沉。这主要是指煤壁与采空区边缘裸露的顶底板之间的相对位移。一般情况是工作面空间上面的顶板在其自身重量及上覆的岩层重力的共同作用下，造成的顶板的弯曲变形、下沉、以及底板的鼓起现象。
2.支护的稳定性造成的矿压变化问题。由于支架的不稳定性，或者支护技术应用的不到位问题会造成顶板的裂痕，使得顶板岩层中出现离层脱落的现象。同时，由于局部冒顶等因素的影响。断块部分的煤层会倾斜并且移动，从而造成很大的推力，在推力的作用下不仅会导致支架失去平衡还会使得整个支柱受到影响，造成整个工作面倾斜，改变矿压的规律，造成生产的不安全问题。
3.顶板的下沉速度问题和支柱的载荷问题。顶板的下沉速度是指在一定的单位时间内由矿压规律变化所产生的下沉距离。支柱的载荷问题是指活柱下缩、柱帽变形、顶板破碎、工作面切顶、支柱折损、局部冒顶、支柱钻顶、支柱插入底板等一系列由矿压规律变化引起的问题。
4.工作面支柱载荷强度分布问题
支柱工作载荷强度频率分布见图1。数据显示：工作面支柱平均载荷21.0MPa（1000kN），初撑力小于10MPa的支柱占总量的48%，说明支柱的实际初撑力偏低，不利于及时控制顶板，应加强对支柱初撑力的管理。周期来压期间工作面中部压力较大，比机头和机尾分别高出39%和16%。
图1工作面支柱载荷强度频率分布图
四、影响回采工作面矿压规律的主要因素
根据采煤工作的实际情况分析，影响回采工作面矿压规律的主要因素主要在于以下几个方面。
1.采高以及控顶距。实践证明，采高越小，顶板的下沉量就会越小，支架支撑的压力和载荷量也会随着变小。同理，采高越大，顶板的下沉速度就会越快，支架支撑的压力和载荷量也就会越大。
2.工作面的推进速度因素。实践证明，加快工作面的推进速度会缩小每个循环工作的时间间隔。因此，一定情况下，加快工作面的进度能够减少顶板的下沉量，改善工作面的工作状态。
3.开采深度对矿压的影响。开采深度会直接影响岩层的受力、应力情况，改变原始应力的大小，虽然对回采工作面的顶板下沉不会造成较为明显的影响，但是一旦到达一定的开采深度，煤壁内的支撑压力便会加大，整个的煤会突然压出，造成整个工作面支架载荷的增加，使得整个的矿压平衡状态受到威胁。
4.采动对巷道支护的影响
（1）单体支柱工作载荷分析
单体支柱实测数据显示，支柱平均载荷3.8MPa（34.2kN），为单体支柱额定载荷38.2MPa（300kN）的10%。运输巷2、3号测点多数测试段为0读数，说明支柱初撑力不足，或单体支柱失效，应加强单体支柱超前支护的管理。
（3）采动对巷道锚杆支护的影响
图2为锚杆工作载荷与时间变化曲线，数据显示左帮测点平均工作载荷36.7kN，右帮测点平均工作载荷11.4kN。很明显，左侧靠近采面一侧煤帮锚杆受力较大，为右帮的3.2倍。应加强煤帮的支护管理。测力锚杆实测数据显示，在顶板来压时，锚杆的轴向应力明显增大，顶板峰值达65.7kN，已原设计锚杆的屈服极限。因此，应对锚杆支护参数进行优化修正。
图2锚杆工作载荷与时间变化曲线
结论
1）实测分析表明：工作面老顶周期来压规律明显，2200工作面周期来压步距最小9.6m，最大16.8m，平均周期来压步距为L=12.0m。平均动压系数q=1.96。周期来压期间，压力明显增大，应加强工作面支架的管理。
2）工作面支柱载荷实测表明：工作面支柱平均载荷15.6MPa，支柱的实际初撑力偏低，应加强对支架初撑力的管理。
3）作为超前支护的单体支柱读数偏低，表明初撑力不足，或单体支柱失效。因此，应加强单体支柱超前支护的管理。
4）工作面顶板来压时，锚杆的轴向应力明显增大，并超过原用锚杆的屈服极限。应对锚杆支护参数进行优化，顶板锚杆应采用18左旋螺纹钢锚杆。
5）实测研究表明，2200工作面采用ZH2000/15/35Z整体顶梁组合液压支架支护是可行的。但应加强支架管理，确保来压期间生产安全。
参考文献：
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[2]刘民强.综采工作面过空巷的支护效果浅析[J].山西煤炭，2010，30（3）.
论文作者:牛志立
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/1
标签：工作面论文; 顶板论文; 载荷论文; 支架论文; 支柱论文; 岩层论文; 煤层论文; 《基层建设》2018年第27期论文;