综放工作面矿压显现观测与研究

【摘 要】综采放顶煤技术在我国有着广泛的应用。在综放开采中，顶板管理是做好安全回采的重要内容，而要做好顶板管理，矿压观测与分析是基础。本文通过在液压支架上安装型圆盘测压仪，对1507综放工作面的矿压显现规律进行了观测，观测结果显示，综采放顶煤工作面的矿压显现具有来压不太明显、移架后增阻速度快、支架载荷低且分布不均、压力显现和来压步距与顶煤回采率有关等特点。这一研究结果为工作面顺利回采提供了必要的基础，并且对其他工作面的回采也具有一定的指导意义。

【关键词】综采放顶煤；矿压显现；观测

1 前言

综采放顶煤采煤法是将综合机械化采煤技术和放顶煤开采技术相结合的一种采煤方法，它对于开采中厚与厚煤层来讲具有明显的优势，具有开采成本低、经济效益好等优点，在我国应用较为广泛。在综放开采中，顶板管理是做好安全回采的重要内容，做好顶板管理对于预防顶板事故和其他事故都有重要意义。而要做好顶板管理，矿压观测与分析是基础。下面，本文就以工程实践为例，探讨一下综放工作面的矿压显现规律。

2 工作面概况

某矿1507工作面位于15采区东翼，东边为边界煤柱，西边为15采区下山煤柱，南北均为未开采的工作面，工作面标高-105.52～-142.71 m，平均标高-125.18 m，工作所采煤层为中侏罗纪统义马组二煤，煤层埋深平均为698.54 m。该工作面走向长1045 m，可采长度949 m，倾斜长度128 m，煤层倾角8°～14°，为缓倾斜煤层。煤层总厚12.15～19.56 m，平均17.25 m，煤层厚度变化较大，煤体干燥，松弱易碎，极易自燃。

该面采用的采煤方法为走向长壁后退式低位综采放顶煤法，采煤机采高2.7 m，平均放煤高度为14.18 m，采放比1：5.25。工作面采用62架ZFS5000-18P28型中间架配6架ZFG5600-20P30型过渡支架支护顶板。采煤机为 MG-475W型双滚筒机组，端头斜切式进刀，双向割煤，往返一次割两刀。工作面采用一刀一放的多头多轮间隔放顶煤工艺，边采边放，平行作业；工作面使用前后两部SGZ-764P400型可弯曲刮板输送机将采、放的煤输送至平巷，平巷SZZ-830P200型转载机、SSJ1200/M（A）皮带机将采出的煤运出工作面，到达矿井运输系统。

3 1507工作面矿压显现规律观测与分析

抓好综放面的顶板管理工作必须对采场矿压规律有一定的认识，为此，在工作面共安装11台YZJ-60型圆盘测压仪进行观测，分别安装在工作面第1架、第6架、第14架、第21架、第28架、第34架、第41架、第49架、第55架、第62架、第66架。同时利用单体柱测压仪，对上下巷超前支护压力情况进行了简单记录和观测。工作面矿压观测及显现规律见表1。图1是1507 工作面支架压力分布曲线图。

由观测可知，工作面直接顶垮落步距为9.0 m左右，老顶来压步距36.0 m左右，步距较大，其原因是初采25 m未进行放顶煤作业，顶煤与直接顶垮落后基本充满了采空区，故推迟了老顶来压时间；周期来压步距平均为11.2 m左右，来压系数平均为1.23，来压不太明显。放顶煤工作面与普通综采工作面相比，具有以下特点：

3.1 压力显现和来压步距与顶煤回采率有关

压力显现和来压步距与顶煤回采率有关，当产量增大时，放煤提高回采率达到90%以上时，来压步距变小，来压超前，工作面支架压力变小，煤墙、上下巷压力均有明显增大；当回采率低于75%时，工作面也显现来压步距变大、来压变大的规律。

3.2 移架后增阻速度快

移架后支架增阻速度快，支架增阻时间为10s左右，最高为15s，即支架第一次增阻，这是顶煤超前松动破碎的结果，支架达到初撑力后即开始第二次增阻，时间为1～3 h，初撑力一般为25～28 MPa，工作阻力一般为初撑力1.3～1.8倍，同时，支架工作阻力受放煤影响有小幅波动，有时甚至会降到初撑力上下，但维持时间不会太长。

3.3 支架载荷低且分布不均

支架载荷低且分布不均，1507工作面平均支护阻力为31.1 MPa，较普通综采工作面低20%～30%，与泵站压力持平。工用面支架压力分布呈大马鞍形，变化较大，尤其是周期来压期间，压力差异更为明显，个别受压严重支架连接销有变形、折断现象。

3.4 放顶煤工作面来压不太明显

放顶煤工作面来压不太明显，来压时有少量片帮，片帮深度一般小于1.0 m，连续片帮长度一般小于10 m，这主要是由于放顶煤工作面采煤机割煤高度小（2.5～2.8 m），普遍小于普通综采面的采高（平均为3.0 m以上）。

4 结束语

矿压观测与研究是煤矿开采的一项基础性工作，对于确保煤矿的安全回采、做好支护和顶板管理具有极为重要的意义。在综采放顶煤工作面回采过程中，必须对其矿压显现现象的规律进行观测、记录和分析其矿压显现规律，并根据其矿压显现规律，制定切实可行的顶板管理措施并贯彻执行。

本文通过在液压支架上安装型圆盘测压仪，对1507综放工作面的矿压显现规律进行了观测，观测结果显示，综采放顶煤工作面的矿压显现具有来压不太明显、移架后增阻速度快、支架载荷低且分布不均、压力显现和来压步距与顶煤回采率有关等特点。这一研究结果为工作面顺利回采提供了必要的基础，并且对其他工作面的回采也具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版，1999.

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

[3]周立辉，郭立稳，杨占秋.赵各庄矿大倾角厚煤层综采放顶煤开采技术[J].煤炭工程，2008（7）.

作者简介：

王付坤（1980-），男，工程师，2002年毕业于山东科技大学信电学院电气技术及其自动化专业。