李鵬

【摘 要】 本文主要通過在8315綜采工作面中液壓支架布置壓力傳感器對石灰?guī)r堅硬頂板預裂弱化處理后的頂板礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進行觀測，并采用動壓系數(shù)作為判斷頂板來壓強弱的指標，主要得到如下結(jié)論：上覆石灰?guī)r堅硬頂板預裂處理后，直接頂巖層的初次垮落會伴隨著不同程度的煤壁片幫現(xiàn)象的發(fā)生，石灰?guī)r堅硬頂板弱化處理后的初次來壓和周期來壓步距分別為18 m和13.1 m，平均動載系數(shù)分別為1.74和1.72。

【關(guān)鍵詞】 堅硬頂板;預裂弱化;礦壓顯現(xiàn)

【中圖分類號】 TD32 【文獻標識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2019）05-0001-02

由于煤層賦存條件不同，煤層上覆直接頂巖層也會呈現(xiàn)出不同的巖性特征。當堅硬頂板的懸露面積達到極限時，采空區(qū)后部的堅硬頂板就會出現(xiàn)集中垮落，進而產(chǎn)生一系列的煤礦動壓現(xiàn)象，造成工作面生產(chǎn)設(shè)備和工作人員的大量損傷和傷亡事故。

1礦井概況

山西某礦8315工作面主采3#煤層，煤層平均厚度2.85m，平均傾角約為6°，采用綜合機械化開采煤方法進行回采，綜采工作面沿煤層走向布置，采用全部垮落法對已采工作面采空區(qū)的堅硬頂板進行管理。煤層上覆直接頂巖層為厚度為5.65m的石灰?guī)r堅硬頂板，石灰?guī)r堅硬頂板賦存比較穩(wěn)定，局部伴有厚度為0.2m的薄煤層，是8315工作面頂板巖層賦存特征的主要標志。工作面基本頂巖層為細粒砂巖與粉砂巖交互層，其中含不穩(wěn)定、厚度約為0.15m的薄煤層，平均厚度約為5m。3#煤層底板巖層為炭質(zhì)泥巖，呈黑灰色，平均厚度約為5m，8315綜采工作面煤層賦存柱狀圖如圖1所示。

2觀測方法及測點布置

8315綜采工作面為該礦主采工作面，為探究在綜采工作面切眼內(nèi)部頂板預裂對頂板巖層礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的影響，即反映頂板預裂后的處理效果是否理想，為此在該綜采工作面的10架液壓支架立柱上安裝10臺壓力傳感器，分別安裝在10#、20#、30#、40#、50#、60#、70#、80#、90#和100#液壓支架立柱上。壓力傳感器均布置在綜采工作面液壓支架前柱上。壓力傳感器的觀測數(shù)據(jù)會自動采集并上傳至地面調(diào)度室，并將觀測結(jié)果及時進行統(tǒng)計和分析。

3觀測結(jié)果

在綜采工作面回采過程中，工作面內(nèi)部液壓支架受到的工作阻力數(shù)值是一個動態(tài)變化的數(shù)值，在頂板來壓前后，綜采工作面中液壓支架立柱上的工作阻力將會發(fā)生明顯變化。

3.1頂板初次來壓

由觀測結(jié)果可知，8315綜采工作面石灰?guī)r堅硬頂板的初次來壓在整個綜采工作面長度范圍內(nèi)的分布存在差異，即綜采工作面中部石灰?guī)r堅硬頂板的初次來壓步距較大。石灰?guī)r堅硬頂板的初次來壓步距約為18m，初次來壓步距的影響周期約為15h。當綜采工作面推進到17.5m左右時，綜采工作面中液壓支架受到的工作阻力明顯增加，石灰?guī)r堅硬頂板內(nèi)部還會出現(xiàn)明顯“咔嚓”的聲音。當綜采工作面推進至18m時，石灰?guī)r堅硬頂板內(nèi)部出現(xiàn)“咔嚓”的聲音更加明顯，綜采工作面中液壓支架基本全部達到工作阻力。當綜采工作面推進至22m時，石灰?guī)r堅硬頂板內(nèi)部“咔嚓”的聲音顯著降低，至此，可以認為綜采工作面初次來壓基本完成。在石灰?guī)r堅硬頂板的初次來壓過程中，在綜采工作面推進到18m時，支架立柱的動載系數(shù)的平均值約為1.74，各觀測點上動載系數(shù)值如圖2所示。同時基于現(xiàn)場實際情況，當石灰?guī)r堅硬頂板發(fā)生初次來壓時，綜采工作面前放煤壁會出現(xiàn)不同程度的煤壁片幫現(xiàn)象，煤壁片幫現(xiàn)象大致出現(xiàn)33#液壓支架與88#液壓支架之間，煤壁片幫的深度為0.1m～0.48m。

3.2頂板周期來壓

8315綜采工作面在石灰?guī)r堅硬頂板發(fā)生初次來壓之后，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)，整理了3次工作面上覆石灰?guī)r堅硬頂板周期來壓過程中的平均動載系數(shù)，觀測結(jié)果如圖3所示。

工作面周期來壓影響范圍與平均周期來壓步距如圖4所示。

由圖3和圖4可知：

（1）8315綜采工作面上部上覆石灰?guī)r堅硬頂板巖層的平均周期來壓步距約為10.9m;8315綜采工作面中部上覆石灰?guī)r堅硬頂板巖層的平均周期來壓步距約為13.2m;8315綜采工作面下部上覆石灰?guī)r堅硬頂板巖層的平均周期來壓步距約為12.3m。

（2）通過整理統(tǒng)計可知，8315綜放工作面頂板周期來壓過程中，工作面上部、中部和下部的液壓支架立柱的平均動載系數(shù)分別為1.69、1.74和1.71。

（3）8315綜放工作面頂板周期來壓過程中，周期來壓對工作面上部、中部和下部的影響范圍分別為1.6、1.9和1.8。

（4）通過上述分析可知，8315綜采工作面整個范圍內(nèi)上覆石灰?guī)r堅硬頂巖層的周期來壓步距約為12.5m～13.7m，平均周期來壓步距約為13.1m，影響范圍約為1.78m，支架立柱的平均動載系數(shù)約為1.72。

4結(jié)論

本文通過采用在8315綜采工作面內(nèi)的10架液壓支架上布置壓力傳感器，對8315綜采工作面切眼內(nèi)對石灰?guī)r堅硬頂板預裂弱化處理后的頂板礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進行觀測，并采用動壓系數(shù)作為判斷頂板來壓強弱的指標，主要得到如下結(jié)論：8315綜采工作面上覆石灰?guī)r堅硬頂板處理后，直接頂巖層的初次垮落會伴隨著不同程度的煤壁片幫現(xiàn)象的發(fā)生;整個工作面的初次來壓和周期來壓步距分別約為18m和13.1m;平均動載系數(shù)分別約為1.74和1.72。

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