厚煤层综放面矿压显现规律分析

2019年第3期（总第162期）ENERGY AND ENERGY CONSERVATION2019年3月能源研究厚煤层综放面矿压显现规律分析吴俊峰（山西临县西山晟聚煤业有限公司，山西 临县033299）摘要：结合具体工程实际，针对厚煤层综放面矿压显现规律开展分析探究。在分析矿井回风巷破坏特性的基础上， 对其矿压显现规律进行监测分析，并在此基础上提出针对性的支护改良方案，从而为矿井生产安全提供良好的保障 关键词：厚煤层；综放；矿压显现；规律分析中图分类号：TD325 文献标识码：A 文章编号：2095-0802-(2019)03-0020-03Analysis of Mining Pressure Behavior Rule of Fully Mechanized Caving Face of Thick Coal SeamWU Junfeng(Linxian Xishan Shengju Coal Industry Co., Ltd. of Shanxi, Linxian 033299, Shanxi, China)Abstract: Combined with the actual project, the mining pressure behavior rule of fully mechanized caving face of thick coal seam was analyzed and explored. Based on the analysis of the failure characteristics of the mine air return tunnel, this paper monitored and analyzed the regularity of the mine pressure behaviors and put forward the targeted support improvement scheme on this basis, so as to provide a good guarantee for the mine production safety.Key words: thick coal seam; fully mechanized caving mining; mine pressure behaviors; analysis of the mle0引言综放回采工艺作为一种高产、高效的机械化开采

筋网的联合支护方式，其中，W型钢尺寸为5 300 mmx

2 500 mmx220 mm;锚杆长 2 500 mm,直径 20 mm,

手段，长期以来一直是矿井厚煤层开采的主要工艺。 但随着浅部煤炭资源的日益枯竭，矿井回采深度不断

布设排间距800 inmxSOO mm;锚索长7 100 mm,直

径17.8 mm,布设排间距1 600 mmxl 600 mm。支护 时，顶锚索选用“2-3_2”的布设方式。支护布设情况 如图1所示。增加，井下地质条件越发复杂，矿井巷道压力显现强 度不断增强，导致矿井作业面巷道呈现出程度不一的 破坏现象。有鉴于此，为了确保作业面巷道支护设计 更加科学、合理，为回采作业安全提供坚实的保障，

需要针对井下矿压显现规律开展深入分析，从而为动 压影响下的作业面巷道支护提供指导。1工程概述铁东矿4103综放回采面位于井下一采区4102回采

面西侧，作业面走向长度1 600 m,倾向长度200 m,

主采半煤层，煤层埋深550 m~600 m,厚度均值7.8 m, 倾角均值5。，煤层结构简单，硬度中等。4103回采面

上部直接顶为厚度均值10 m的粉砂岩层，基本顶为厚 度均值6.4 m的中粒砂岩；直接底为厚度均值&2 m的粉 砂岩，基本底为厚度均值4.8 m的泥岩。回采作业时，

2.2巷道破坏特征4103综放作业面开始回采作业以来，鉴于回风巷

选用走向长壁式机械化综放回采工艺，顶板采用全部 垮落法管理，割煤作业一刀进尺800 m,采高3.2 m, 放顶厚度4.6 m。在4103综放面回采作业期间.回风

开拓时间较长，使得老顶垮落后动压聚集于采空区周 边煤体上，使得巷道支护遭到破坏。其中，巷道局部多

处出现锚杆与锚索被挤出、W型钢弯曲、巷道断面减 小等问题，对生产作业安全造成严重威胁。在间隔开切 眼200 m处布设监测断面一个，其表面位移随时间变

巷道围岩出现了不同程度的破坏。2作业面回风巷原支护与破坏特征分析2.1原支护设计方案化曲线如图2所示叫分析图2可知，4103回风巷围岩存在较大的表面 位移，且存在“波浪式”变化。这表明，4103回风巷

铁东矿4103作业面回风巷断面尺寸为5 800 mmx

3 600 mm,当顶板稳定时选用W型钢+锚杆+锚索+钢

收稿日期：2018-12-28

作者简介：吴俊峰，1986年生，男，山西平陆人，2017年毕业于北 京科技大学煤炭开采与利用专业，助理工程师

• 20 •在动压影响下，围岩发生较为严重的损坏，需要针对

4103综放面矿压显现规律开展探究，以便于更好地设

计巷道支护方案。2019年第3期5244吴俊峰:厚煤层综放面矿压显现规律分析顶部下沉 两帮收敛2019年3月原因为：所采煤层为厚煤层，直接顶与基本顶的厚度和

岩性相差明显，虽然二者的断裂均呈周期变化，但并未 同步，从而引起了回采面压力显现的大小交替变化。36280

3 6 9

监测天教/d12 15 18图2巷道表面位移随时间变化曲线示意图3矿压显现规律研究3.1矿压监测方案选取与作业面开切眼间隔140 m范围以内的作业 面支柱充当研究对象，所有液压支架划分为上中下=

个测区，分别布设测线6条、7条和6条，测区范围分 别为广支架~ 36水支架、37*支架~ 78\"支架和79”支

45362718架~112*支架。观测作业时，每天观测测区内液压支架

T-下测区液压支架 —来压判据压力板数值，观测频率为每日2次XI。图3即为测区

90

20

40

布设示意图：100

回采工作面距切眼距离/m60

80 120 140图6下部测区支架工作阻力变化曲线示意图OO上

测 o'区中 测 区下 测 区3.2.2 顶板来压特征对上测区9\"支架与27\"支架、中测区51\"支架与

63*支架、下测区87*支架与105#支架的矿压数据进行

监测分析，得到如图7所示的支架动载系数变化曲线：图3测区布设示意图3.2现场监测分析3.2.1矿压监测结果周期来压数量/次在三个测区中，分别选择一个测点的数据进行综

图7支架动载系数变化曲线示意图合分析，在回采面自开切眼向前推移140 m期间，各 测区工作阻力变化规律如图4、图5、图6所示，图中 横线代表基本压力判据分析图7可知，作业面来压动载系数介于1.34 ~

1.46之间，均值为1.38。作业面来压现象指出，作业面

基本顶来压强度有着显著的大小周期变化，这是周期

来压动作系数与周期来压步距大小相同所致。综合来看.4103综放作业面存在强烈的来压现象,

且来压存在大小周期变化，这与4103作业面回风巷道

围岩表面位移变化有相似之处。这表明，回采作业中 巨大的采动压力是导致冋风巷围岩受到破坏的关键要

0

20

40

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回采工作面距切眼距离/m60 80 120 140素。有鉴于此，出于对生产安全的考虑，有必要针对

4103作业面回风巷进行支护优化叫图4上部测区支架工作阻力变化曲线示意图分析图4、图5、图6可知，在综放面向前推移

140 m期间，作业面顶板先后5次出现来压现象，其

4回风巷支护优化设计分析4.1支护设计鉴于4103回风巷变形破坏主要是受回采动压的影

中，老顶初次来压步距介于52 m~65 m之间，初次来 压步距均值为59 m;老顶周期来压步距介于13 m~

29.6 m之间，周期来压步距均值为21.1 m;各测区周

响所致，所以，在原有支护方案的基础上增加对4103回 风巷的支护强度,主要针对锚索与钢带的参数进行调整。

其中，锚索更换为长度6 300 mm、直径2L6 mm的钢绞 丝锚索.布设排间距为8()() mmxl 600 mm,采用\"3-2\"

・21・期来压步距呈现“一大一小”交替变化的特性' 分析其

2019年第3期2019年3月布设方式；W型钢带尺寸更换为5 400 mmx280 minx3 mm。图8即为支护优化后巷道断面示意图。移，监测断面顶板下沉量与两帮移近量均逐渐趋于稳 定，其稳定后变化速率维持在1 mm/d,且在采动影响

下，位移曲线呈锯齿状分布；顶板深部离层多发生在

2 m ~ 3 m范围内，相对位移累计最大值为17 mm.离

层量相对较小，且围岩趋于稳定后，离层变化基本消 失。这充分表明，支护方案优化后取得了良好的应用效

果，提升了巷道安全性I\"。5结语厚煤层综放生产工艺作为一种高效的回采技术，如 何确保其高效运用对于矿井生产效益的提升意义重大。 矿机管理者应当充分重视相关研究工作，结合矿井实际

4.2支护优化效果分析分析矿压显现的规律，从而为综放作业面的合理、安全

对支护优化后的方案应用效果进行监测，采用钻

布设提供有力指导，为矿井的长久持续发展提供保障。 参考文献：[1] 李化敏，张群磊，刘闯，等.特厚煤层大采高开采覆岩运动与矿

孔窥视仪和离层监测仪对围岩表面位移和顶板离层位

移进行监测。共布设监测断面两个，其中1-1断面位 于距离切眼800 m处，2-2监测面位于距离切眼840 m 处。观测频率为2皿次，其布设情况如图9所示。压显现特征分析[J].煤炭科学技术,2017,45(1):27-33.[2] 杨科,孔祥勇，陆伟，等.近距离采空区下大倾角厚煤层开采矿

压显现规律研究[J].岩石力学与工程学报,2015,34(增刊2)：

4278-4285.[3] 张勋.大同矿区多煤层组重叠开釆矿压显现规律及控制技术

[D],阜新:辽宁工程技术大学,2015.[4] 杨科，陆伟，潘桂如，等.复杂条件大倾角大采高旋转综采矿压

显现规律及其控制[J].采矿与安全工程学报,2015,32(2):199

-205.[5] 于斌，刘长友，刘锦荣.大同矿区特厚煤层综放回采巷道强矿

压显现机制及控制技术[J].岩石力学与工程学报,2014,33(9)：

1863-1872.[6] 于斌.大同矿区特厚煤层综放开采强矿压显现机理及顶板控制

图9监测断面布设示意图通过对监测断面的持续观测可知.随着时间的推研究[D].徐州：中国矿业大学,2014.[7] 成云海，姜福兴，庞继禄.特厚煤层综放开采采空区侧向矿压

特征及应用[J].煤炭学报,2012,37(7):1088-1093.(责任编辑：白洁)力量，在立足自身实际的基础上，对其实际应用开展

(上接15页)e)初期调压结束后，必须经过24 h的连续观察，

深入分析，从而实现其在矿井生产中的有效应用，为

通风部安排干部盯班上岗，密切关注工作面头尾压差 和工作面各地点气体的变化情况。一旦发现气体异常,

矿井生产安全性能和综合效益的提升提供坚实保障。 参考文献：[1] 李任重.均压通风技术在工作面瓦斯防治上的应用分析[J].

煤,2018,27(7):77-78.[2] 王元元，师旭.上覆采空区下工作面均压通风技术应用研究

[J].能源技术与管理,2018,43(3):40-41.工作面必须先断电撤人，通风部负责重新观察调整工 作面压差，待气体和压力情况稳定后方可允许为工作

面送电，恢复生产。通风部每班要安排专人观察工作 面及上隅角的气体情况.每天安排专人测定风量，并

做好记录，发现问题及时汇报通风调度和领导组，以

便及时查明原因采取相应的措施；0均压领导组必须定期对均压工作面的各项参数

进行汇总、研究、分析，以便及时对均压系统进行优 化调整.确保系统运行的科学性、合理性、可靠性。6结语均压通风技术作为一种行之有效的安全通风手段, 对矿井生产作业安全性能的提升有积极意义。矿井管

[3] 部爱斌.煤矿均压通风安全技术及应急处置措施[J].煤炭与

化工，2018,41(4):119-121.[4] 曹忠.综放工作面均压通风技术研究与实践[J].山东工业技

术,2018(7):100.[5] 王云飞.均压通风解决釆空区漏风的技术研究[J].陕西煤炭，

2018,37(1):35-37.[6] 孙勤盛，毕俊刚，郝晋伟，等.均压技术在西铭矿49409工作面

的应用[J].煤炭工程,2017,49(12):80-82.[7] 张卫亮，张春华.矿井角联通风卸压式均压通风防灭火技术[J].

矿业安全与环保,2017,44(6):59-61.理者应当重视对相关技术的研究，积极组织专业技术

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