当前位置: 首页 >> 往期杂志>>  2017年目录>>  第11期 >> 正文
浅埋中厚煤层综采工作面矿压规律及围岩控制研究

浅埋中厚煤层综采工作面矿压规律及围岩控制研究

  李鸣 韦宝宁

(榆林汇森煤矿建设运营有限责任公司,榆林,719400)

摘要:通过对冯家塔煤矿浅埋煤层1207工作面矿压实测研究,分析了其矿压显现特征及来压规律,

得出该矿2煤综采工作面矿压显现规律,并评价了液压支架对工作面的适应性,为今后相邻综采面的高效回采提供了借鉴。

关键字:浅埋;矿压规律;围岩控制

 

1 工作面概括

1207工作面煤层为二叠系山西组上部2#煤层,铝质泥岩下煤层厚度2.75~3.2米,平均3.0米,属稳定煤层,煤种为长焰煤。煤层倾角 2-7°,平均4°左右。煤层结构较复杂,最多含三层夹矸,一般夹矸含二层,夹矸岩性为、铝土泥岩、炭质泥岩,砂质泥岩。煤层结构为 0.50(0.40)0.50(0.15)2.35/3.0。煤层埋深64~140.6m,平均102.3m。

直接顶为泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩,厚度2.59~8.9米,属稳定性较差顶板。基本顶板为下石盒子组底部“骆驼勃子砂岩”,厚度7.1~22.78米,局部有北西向裂隙发育,岩性以粗砂岩、中砂岩为主,局部为细砂岩。

底板以泥岩、细粒砂岩为主,厚度2.6~3.9米。底板整体稳定性差,属稳定性较差底板

2 工作面测站布置

为较安全可靠的掌握顶板的运动规律,在工作面共布置了三个测站,每个测站设置三条侧线,分别布置在相邻的三台支架上。具体布置情况如下:1号测站的六条侧线分别布置在8#、9#、10#支架上,2号测站的六条侧线分别布置在69#、70#、71#支架上,3号测站的六条侧线分别布置在132#、133#、134#支架上,主要观测工作面支架工作阻力的变化情况。

3 观测数据处理分析

3.1剔除伪数据

由于矿压观测工作的复杂性,难免会受到一些偶然因素的干扰,特别是在人工观测记录的过程中,很可能混入一些干扰数据,这些数据通常被称为伪数据。在对观测数据处理的过程中,若不剔除这些伪数据,往往会对结果的分析干扰,影响我们对实际矿压显现规律的掌握。

例如,原始工作阻力数据记录过程中出现的0、﹥60MP、﹥70MP以及一些远大于支架额定工作阻力的数据都极有可能是矿压监测分站出现故障或是人工记录过程中出现了错误,这些数据在处理的过程中都应该被作为伪数据剔除掉。

另外,若是某一测线在观测记录过程中连续出现异常数据,就说明该测线的数据不应再作为分析的依据,应剔除该测线。例如,五月份记录的原始工作阻力数据,133#支架上记录的数据连续多次出现异常,所以,在分析的过程中,就不应该再把133#支架作为参考依据,而是应该直接剔除这两条测线。这也是我们在前面测站布置时,每个测站布六条测线的缘由之一,一旦某些测线出现异常要被剔除,不会影响整个测站的正常监测。

3.2分析方法

对数据进行分析的主要目的是,从中找出支架工作阻力随工作面推进度和时间的变化规律,进而分析老顶初次来压、老顶周期来压及支柱阻力变化规律。

为达到最终目的,依据所记录的大量原始数据,有针对性采取一些分析比较方法。

(1)同一测线上左柱、右柱工作阻力随时间和推进度的变化情况;

(2)同一测站不同测线上左柱、右柱工作阻力平均值随时间和推进度的变化情况;

(3)不同测站不同测线上左柱、右柱工作阻力平均值随时间和推进度的变化情况。

4 矿压观测结果及分析

1207工作面矿压观测工作自5月4号开始到5月24号连续观测了21天,根据现场观测备注表明,在这期间,经历了老顶的初次来压与6次周期来压。

由此,对5月份3个测站各测线记录工作阻力数据进行分析整理,分析老顶初次来压、周期来压的时间和来压步距。并结合现场观测实际情况和记录的矿压显现现象进行综合分析,验证数据分析得出的规律与实际情况是否相符。另外,原始数据中的推进度都是按天来记录的,所以对周期来压时间的确定和支架前后柱平均工作阻力的计算也只能以天作为最小时间单位。

(1)1号测站8#、9#、10#支架上布置的测线观测记录数据分析结果如图所示:

图1 1号测站支架工作阻力关系图

由图1可以看出,8-10#支架左右柱天平均工作阻力三次峰值交点出现在5月6日、5月9日、5月11日、5月13日、5月15日、5月17日、5月19日、5月21日、5月23日,三次峰值交点依次出现在距开切眼约50.2m、71.3m、91.7m、112.4m、133.95m、152.6m、173.3m、192.7m、214.4m处,与观测日期基本对应。

所以,由1号测站分析可得出:5月份观测期间,初次来压时间为5月6日,距离开切眼距离即初次来压步距50.2m,支架平均工作阻力为24.95MP;8次老顶周期来压时间依次为5月9日、5月11日、5月13日、5月15日、5月17日、5月19日、5月21日、5月23日,距开切眼距离依次为71.3m、91.7m、112.4m、133.95m、152.6m、173.3m、192.7m、214.4m;平均工作阻力依次为21.98MP、21.72MP、21.63MP、21.58MP、21.53MP、19.03MP、21.38MP、21.82。由此,可计算出老顶周期来压时间间隔2~3天,周期来压步距19-21m,来压时平均工作阻力20.98MP。

(2)2号测站69#、70#、71#支架上布置的三条测线观测记录数据分析结果如图所示:

图2 2号测站支架工作阻力关系图

由图2可以看出,69-71#支架左右柱天平均工作阻力三次峰值交点出现在5月6日、5月8日、5月11日、5月13日、5月15日、5月17日、5月19日、5月21日、5月23日,三次峰值交点依次出现在距开切眼约50.2m、71.3m、91.7m、112.4m、133.95m、152.6m、173.3m、192.7m、214.4m处,与观测日期基本对应。

所以,由2号测站分析可得出:5月份观测期间,初次来压时间为5月6日,距离开切眼距离即初次来压步距50.2m,支架平均工作阻力为25.52MP;8次老顶周期来压时间依次为5月8日、5月11日、5月13日、5月15日、5月17日、5月19日、5月21日、5月23日,距开切眼距离依次为71.3m、91.7m、112.4m、133.95m、152.6m、173.3m、192.7m、214.4m;平均工作阻力依次为28.9MP、24.3MP、26.94MP、23.18MP、23.03MP、23.79MP、22.97MP、24.25MP。由此,可计算出老顶周期来压时间间隔2-3天,周期来压步距19-21m,来压时平均工作阻力24.79MP。

(3)3号测站剔除133#支架异常数据,其余2条测线观测记录数据正常,132#、134#支架上布置的两条测线观测记录数据分析结果如图所示:

图3 3号测站支架工作阻力关系图

由图3可以看出,132#、134#支架左右柱天平均工作阻力9次峰值交点出现在5月6日、5月9日、5月11日、5月13日、5月15日、5月17日、5月19日、5月21日、5月23日,三次峰值交点依次出现在距开切眼约50.2m、71.3m、91.7m、112.4m、133.95m、152.6m、173.3m、192.7m、214.4m处,与观测日期基本对应。

所以,由3号测站分析可得出:5月份观测期间,初次来压时间为5月6日,距离开切眼距离即初次来压步距50.2m,支架平均工作阻力为25.26MP;8次老顶周期来压时间依次为5月8日、5月11日、5月13日、5月15日、5月17日、5月19日、5月21日、5月23日,距开切眼距离依次为71.3m、91.7m、112.4m、133.95m、152.6m、173.3m、192.7m、214.4m;平均工作阻力依次为22.3MP、20.06MP、19.58MP、18.75MP、18.59MP、20.82MP、19.74MP、21.95MP。由此,可计算出老顶周期来压时间间隔2-3天,周期来压步距19-21m,来压时平均工作阻力19.92MP。

综合1号、2号、3号测站的数据分析结果,并结合现场观测的实际情况,可以确定:5月份观测期间,初次来压时间为5月6日,距离开切眼距离即初次来压步距50.2m,支架平均工作阻力为25.26MP;8次老顶周期来压时间依次为5月9日、5月11日、5月13日、5月15日、5月17日、5月19日、5月21日、5月23日,距开切眼距离依次为71.3m、91.7m、112.4m、133.95m、152.6m、173.3m、192.7m、214.4m;平均工作阻力依次为22.3MP、20.06MP、19.58MP、18.75MP、18.59MP、20.82MP、19.74MP、21.95MP。由此,可计算出老顶周期来压时间间隔2-3天,周期来压步距19-21m,来压时平均工作阻力21.98MP。

5支架适应性分析

依据原始记录的数据,对5月4日~5月24日3个测站中记录数据正常的测线对应的8组支架受力情况进行统计。

表1 支架受力情况统计表


支架工作阻力(MP)

8号

9号

10号

69号

70号

71号

132号

134号

最大值

42.07

41.15

43.77

45.37

46.46

45.28

41.55

44.4

最小值

8.54

6.07

3.82

10.78

10.05

10.83

4.06

2.4

平均值

17.56

17.79

18.26

21.46

19.37

22.83

15.42

14.47

 

从观测结果来看,平时工作面支架的增阻不大,只有在顶板运动时增阻较大,支架的实际工作阻力,多数情况下并未达到其额定工作阻力,因此,支架的支撑能力满足工作面的要求。

支架在工作面推进过程中支撑能力都有过剩,能够给顶板较大的作用力,保持顶板完整。另外,在支架工作过程中,支架底座工作状态良好,没有钻底现象,移架较为方便,只要初撑力和架间距达到要求时,支架护顶能力能够发挥充分,因此支架对1207工作面具有较好的适应性。

6 结论

(1)同一支架左、右柱平均工作阻力随时间变化曲线规律基本一致;同一时刻,同一支架左、右柱受力情况相当。中部支架压力略大于两边支架压力。

(2)老顶初次来压时间基本从5月6日中班开始,持续到5月7日。初次来压步距50.2m左右,初次来压时支架平均工作阻力25.26MP。

(3)老顶周期来压时间间隔2-3天,周期来压步距19-21m,周期来压时平均工作阻力21.98MP。

(4)在工作面推进过程中,支架的支撑能力很好,没有支架钻底现象,护顶效果不错,支架对本工作面具有较好的适应性。

 参考文献:

[1]齐庆杰,黄伯轩.采场瓦斯运移规律与防治技术研究.煤,1998,7(1):2 9~31.

[2]钱鸣高,石平五. 矿山压力与岩层控制[M]. 徐州:中国矿业大学出版社,2003.

[3]陆士良,汤雷, 杨新安. 锚杆锚固力与锚固技术.北京: 煤炭工业出版社,1994.

[4]陈炎光,陆士良. 中国煤矿巷道围岩控制. 徐州:中国矿业大学出版社,1994.

[5]张百胜.极近距离煤层开采围岩控制理论及技术研究[D]. 博士学位论文,太原理工大学,2008.

作者简介:

李鸣,41岁,采矿工程专业毕业,现任榆林汇森煤矿建设运营有限责任公司总工程师。

 

| 杂志简介 | 投稿指南 | 版权信息 | 往期杂志 | 栏目设置 | 在线投稿 | 联系我们 | 最新论文 |
本网站版权归内蒙古科技杂志社所有 地 址:内蒙古呼和浩特新城西街 149 号 电0471-2536371