4101大采高工作面矿压显现规律研究

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1、4101大采高工作面矿压显现规律研究石锐锋大同煤矿集团朔州煤电有限公司摘要：以某矿4101大釆高工作面为研宄背景，通过矿压观测设计方案，对液压支架立柱工作阻力及冋采巷道变形等进行现场矿压观测，总结出了该矿大采高综采工作面矿压显现的基本特征，指导工作面安全回采。关键词：大采高矿压观测;矿压显现;初次破断特征;跨落特征，周期来压;作者简介：石锐锋（1982-）,男，助理工程师，毕业于宝鸡文理学院机械设计制造及其自动化专业，主要从事采煤技术管理工作。收稿日期：2017-07-10Received：20

2、17-07-101工作面概况某矿4101工作面冋采煤层为4-2中煤层，煤层平均埋深为230m,倾角平均为2°,属于平缓型煤层。煤层厚度3.15~5.02m,平均煤层厚度4.5m。该煤层属于较稳定的煤层，煤层结构条件比较简单，煤层内不含有夹矸或者某些部分夹杂夹矸（T1层。工程地质条件简单，直接顶为厚1.6广10.54m的细砂岩，直接底为厚1.5/P2.55m厚的泥岩;煤层及顶底板节理裂隙发育，顶板稳定性相对较差。4101工作面走向长1400m，倾斜长180m，采高4.48m。4101工作面布置如图

3、1所示。图14101工作面布置下载原图24101工作面及回采巷道矿压显现研宄通过观测工作面液压支架的工作阻力随工作面推进度的变化情况，判断工作面初次来压步距以及周期来压步距的大小，并进一步分析顶板的来压强度[1-3]。釆用型号为KBJ-601II型的综釆液压支架的压力监测系统，工作面液压支架压力传感器分别布置在第5、15、35、45、55、65、85、95号8个支架上。该压力传感器用来监测各个支架的左右两柱的工作阻力，且每隔5min传感器自动记录1次数据，工作人员在采集数据时使用数据激光采集仪对

4、支架的阻力数据进行采集，再通过适配器将采集到的支架数据传输到计算机中，运用煤矿综采液压支架压力监测数据管理系统对数据进行分析，并得出相应的结论以作为参考。在2016-07-21T16:00—2016-08-26T00:00期间，在4101工作面进行了矿压观测。工作面在此段时间内共推进130m。分析整理该段时间监测到的矿压数据，对工作初次来压、周期来压、液压支架工作阻力及巷道矿压显现规律等进行分析[4-5]o2.1工作面顶板初次破断特征2.1.1直接顶初次跨落特征根据现场观测情况，数据显示在201

5、6-07-23T13:00直接顶出现大面积跨落，开始是机头方向先垮落，然后靠近机尾垮落。依据综采支架压力监测数据管理系统统计的数据，对2016-07-21—2016-07-30的数据进行了整理分析。数据显示在2016-07-23T13:00支架的工作阻力明显上升。但工作面支架工作阻力并不是在同一段时间内上升，中部支架的工作阻力先出现上升趋势，机头和机尾的支架工作阻力上升时间略晚于工作面屮部支架;支架的工作阻力上升强度比较大，其中15支架和35支架均出现了安全阀开启的现象;支架的工作阻力持续上升时

6、间相对太长。经现场观测采空区老顶并未出现跨落，可以判定这次支架工作阻力上升是由于直接顶大面积垮落造成的。根据此可以判定为直接顶出现初次跨落，它的垮落步距范围为10~15m，平均垮落步距大约为12m。2.1.2老顶初次跨落特征根据现场观测，2016-07-25T09:00，35、45、55、65号支架的工作阻力有明显增大现象，出现冒顶、片帮等动力现象，可以确定此时老顶开始跨落，其他支架工作阻力在此期间同样出现上升的趋势;2016-07-26T00:00,15号支架工作阻力明显增大，发生冒顶等现象，

7、但支柱未发生明显的下沉;2016-07-27T01:00，5、85、95号支架工作阻力明显上升，特别是5号支架支柱下沉严重，出现过人碰头现象，5号支架范围内老顶大面积跨落，冒落的矸石己达到5号支架中部位置,对安全回采有一定程度上的影响；工作面下部、中部、上部老顶初次来压步距分别为24、20.68、26.5m,工作面平均来压步距约为22.97m，并呈现中部步距小、上下部步距大的特征。由此可以推断出工作面老顶的来压先从工作面的中部开始，之后再向两端延伸的规律。部分支架受力分析如图2、所示。图25支架

8、循环末阻力以及老顶初次来压判别下载原图图345支架循环末阻力和老顶初次来压判别下载原图图485支架循环末阻力和老顶初次来压判别下载原图2.2工作面周期来压分析工作面老顶的周期来压步距为4.5~13.11m,平均来压步距大约为8.03in。其中屮部支架动载系数较上部和下部大，在来压期间屮部支架的动载系数达到2以上，矿压显现明显。整个工作面支架的动载系数基本在1.09~2.36之间，平均1.54。整体来说，该工作面矿压显现现象较为明显，在IhJ采过程中需要加强对顶板的控制，以确保工作面安全冋采。2.