硫磺沟煤矿102工作面矿压观测研究

摘要:通过对102工作面矿压观测分析研究，准确了解工作面上覆岩层的运动变化规律及其变化参数，弄清矿压显现程度及其对工作面生产的影响情况，为硫磺沟煤矿4-5煤后续工作面的开采积累经验和创造条件。

关健词:矿压；观测；方法；研究

1、工作面概况

该工作面位于W（9－15）101工作面的北部，与W（9－15）101工作面皮带顺槽水平距离为40米，西邻宏鼎煤矿边界，工作面开切眼距边界20米；东部为轨道下山保护煤柱；北部为未采动的实体煤。该工作面走向长1284m，倾斜长为105.8m；煤层倾角17°～21°，平均18.5°。

该工作面开采厚度5.5～21.6m，平均开采厚度12m，倾角17°～21°，采用走向长壁，综采放顶煤，区内后退式全部垮落法采煤。直接底为粉砂岩，老底为细砂岩，直接顶为粉砂岩，其厚度为14m～22m，老顶为长石砂岩。煤壁使用MG400/920-QWD型电牵引采煤机割煤，刮板运输机运煤，工作面支架采用ZF5400/18/35型液压支架支护，支架中心距1.5m，放顶步距1.6m。

2、矿压观测方法

2.1观测方法

（1）通过工作面综采液压支架载荷、顶板下沉量、活柱缩量等参数，监测工作面上覆岩层运动及支架的工作状况。

（2）利用超前顺槽顶底板移近速度及超前支护支柱阻力，监测工作面前方支承力的分布范围、规律。

（3）通过观测工作面前方顺槽中点支柱的工作阻力和活柱缩量，掌握支承压力影响波及范围及影响程度。

2.2观测仪器

(1)采用YHY-60型综采支架压力表检测支架工作阻力。

(2)采用KY-82型顶板动态仪，观测工作面前方超前支护范围内顶底板的移近量和移近速度。

(3)采用ZLGH型柔性探测单元，监测两帮压力分布及应力集中程度。

(4)利用皮卷尺测量测点距煤壁距离和工作面推进步距等。

3、测区布置

102工作面为综采面，本次矿压观测分为：（1）综采支架工作阻力测区及活柱缩量观测；（2）工作面采动影响范围观测；（3）巷道两帮变形量与顶底板移近量观测区；（4）柔性探测单元（巷道两帮支承压力分布观测）。

4、观测结果

矿压观测从2009年10月16日开始，共进行了65d，在此期间，工作面推进了123m。

4.1顶板沿推进方向的运动规律

工作面正常推进阶段，观测数据出现周期性变化，多数情况下压力没有剧烈的变化，工作面压力值起伏较平缓，综采支架活柱下缩量的变化比支架压力更平缓一些，其原因是：工作面爆破预裂，顶煤破坏严重，老顶运动范围较小。

4.2老顶的初次来压

10月28日之前，支架压力一般在20MPa左右。10月28日早晨，工作面支架阻力明显增大，由20MPa上升到32.31MPa，顶板下沉量也相应增加，此时工作面推进42m，个别支架阻力超过40MPa，10月29日傍晚开始回降，说明初次来压完成。来压步距为40m。由于工作面正常推进时支架阻力较小，来压时有一定的矿压显现，较强烈。

4.3老顶的周期来压及支架阻力变化规律

老顶岩层在经历了10月28日失稳经历了较大的工作面来压后，支架平均压力回落到22MPa～26MPa左右，上下波动不大。在此期间，采空区后方顶板岩层有垮落现象，但悬顶严重，悬顶范围较严重，悬顶范围平均1m～2.4m左右，岩层冒落不实，这说明煤层上方顶板有分层垮落现象。

10月28日～11月4日，工作面矿压显现表现比较平缓，但支架平均阻力比较大，约在21MPa～24MPa，11月4日中班开始，工作面支架阻力明显增大，阻力达到最大值31.5MPa，同时，出现煤壁片帮、顶板响声等，表现出明显的矿压显现征兆，表明出现第一次周期来压，此段时间内工作面推进了13.5m，工作面推进度达到53.5m。

观测期间，工作面的平均压力值最高达到34.25MPa，部分支架压力达到了额定工作阻力，但数量很少。以工作面支架平均阻力的高峰值作为依据来划分，在此期间老顶周期来压又经历了5个周期来压。周期来压步距分别为12.5m、14.2m、14.1m、13.9m、14.5m，平均13.9m，工作面在来压期间的最大压力为32.1MPa～34.35MPa，平均约为33.5MPa。5个周期来压的平均最高、最低阻力差为3.24MPa，而整个工作面的平均阻力为24.67MPa，，与周期来压期间的最大平均压力相差8.83MPa，与平均最低压力只差3.57MPa，这说明102工作面在观测期间顶板压力变化幅度比较小，但还能看出周期性变化规律。在观测期内初撑力比较大，平均27.6MPa左右，说明工作面初撑力比较好，支架质量比较高。有极少的支架初撑力低于15MPa，估计主要原因可能是顶煤太松散，支架支在浮煤上或背顶不实等支护质量不合格造成的。

从5个周期来压的步距看，最小12.5m，最大14.5m，平均13.9m，说明工作面来压步距比较均衡，来压值产生的原因主要是工作面的小断层、推进速度不均匀、老顶岩层的层理性质等。

4.4超前支承压力影响范围及分布变化规律

（1）超前支承力影响范围

根据对两巷道动态仪的观测，当工作面推进到距两巷1号动态仪56.6m左右时，两动态仪变化速率开始增大，即工作面推进到距离1号动态仪56.6m时，对巷道顶底板影响明显增大，由此可推测，工作面采动影响范围约为56.6m。

（2）超前支承压力分布变化规律

工作面距离钻孔应力计15m以外时，钻孔应力计基本无变化，稳定在非常低的数值，当工作面推到距离钻孔应力计15m时，数值开始有显著变化，并开始明显增加，到6m时，钻孔应力计出现压力峰值。随后开始出现波动，并随距离变小最终迅速减小。根据对钻孔应力计的观测，可以推断工作面前方约6m处出现压力峰值，15m以内压力变化显著。

5、主要结论及建议

（1）老顶初次来压步距40m左右。

（2）工作面周期来压步距12.5m～14.5m左右，平均13.9m。

（3）观测期间，工作面支架平均阻力20MPa～26MPa，有较明显的初次来压显现和周期来压现象，来压较强烈。

（4）工作面采动影响范围约为56.6m。

（5）压力峰值在工作面前方约6m处，15m以内压力变化显著，采动显著影响范围10m―15m。上、下顺槽超前工作面30m采用钢筋梯+锚索+25U钢支护是合理的。

（6）本工作面支架支设设备良好，初撑力较高，今后应继续注意初撑力的管理，提高支架阻力，防止压死支架。