工作面限采段矿压观测与分析

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1、11011 工作面现采段矿压观测与分析编制单位：生产技术部编 制 人：编制日期： 2013 年 8 月11011 工作面现采段矿压观测与分析11011 工作面截止到 2013 年 8 月 24 日从切眼至 150m 限采段 已回采完毕， 期间经历了顶煤初次垮落、 老顶初次来压和十余次周期 来压，为总结在此段范围内矿压显现特征， 特作此阶段矿压观测与分 析。一、观测目的、内容及方法（一）观测目的1、掌握采煤工作面上覆岩层运动规律，围岩和支架的相互作用 关系，并进行顶板来压的预测预报。2、对采煤工作面所使用的支护设备可靠性和适应性进行评定， 以便改进和更新。3、确定采动影响范围及支撑压力分布变化规

2、律。（二）观测内容 支架载荷、顶底板移近量、来压步距及强度、顶板破碎度及煤壁 前方压力峰值点位置和来压时瓦斯涌出规律。（三）观测方法利用 DZ-CL-1 型单体支柱测压仪，矿压利用现场观测记录的方 法进行观测，并能实时反映工作面支架的载荷。二、工作面现采段与以往工作面相比所具有的特性（一）由于本采区地质变化，工作面长度不大，工作面长 53m ， 比以往工作面短 50m ，工作面上覆岩层垮落比以往工作面小，影响 范围不大。（二）在 150m 现采段内，工作面限采 2.0m ，不准放顶，因此 给此段内工作面的矿压显现带来了特殊性。三、观测结果分析（一）顶煤初次垮落1、顶煤初次垮落步距工作面于 20

3、13 年 5 月 13 日顶煤垮落，垮落高度和范围达到了 直接顶初次垮落的标志，即判断为顶煤初次垮落，步距为 1 m 。直接 顶（顶煤）初次垮落步距的大小由岩层（煤层）的强度、厚度和节理 裂隙的发育程度所决定， 因顶煤上方直接顶多为厚度较薄的随采随落 的砂质泥岩，所以工作面不同顶煤的厚度和节理裂隙的发育程度不同 决定了顶煤初次垮落步距的不同。2、直接顶类别及对生产的影响因工作面顶煤初次垮落步距为 1m ，按照直接顶分类指标，属 3 类稳定顶板。 此类顶板易造成工作面支架拉移后顶煤不易垮落， 并且 放煤效果差，如果工作面持续不放顶煤，则极易形成悬臂梁。二）老顶的初次来压1、初次来压时工作面矿压显

4、现2013 年 5 月 28 日，工作面顶板压力增大，顶板发出闷雷声， 工作面中部局部顶板破碎， 顶板出现下沉， 工作面中部至溜尾侧的支 架出现卸载，顶底板移近量增大，煤壁片帮，上隅角瓦斯含量增高。 判断为老顶的初次来压，初次来压步距为 10m 。2 、初次来压矿压显现现象分析 初次来压期间工作面中部局部顶板破碎，最大顶底板移近量 200mm ，造成端面顶板出现一定程度的冒落。经分析，工作面中部 为地质变化分界点， 造成此处在初次来压期间矿压应力较为集中， 造 成此处矿压显现最为明显。初次来压期间， 工作面中部至溜尾侧矿压显现明显， 面中部至溜 头侧矿压显现较缓和，分析后总结原因为以下两点：（

5、1）初次来压时此段范围工作面溜尾至中部，由矿压显现的基 本规律可知，由地质变化地点矿压显现较明显。（2 ）由于不采放顶煤， 在支架前移后不放顶煤极易形成悬臂梁， 悬臂梁的出现导致老顶断裂后， 压力峰值点位置相当一部分集中在工 作面支架上，导致此段压力增高，矿压显现明显。初次来压期间工作面上隅角瓦斯比来压前含量超限， 分析为一是工作面放煤后工作面后端在老顶的支撑下形成空洞， 后部瓦斯涌出后 占据空洞内的空间， 老顶来压垮落后， 空洞内积留的瓦斯涌出造成工 作面上隅角瓦斯含量增高。 二是不放煤， 造成大量破碎煤体遗留在采 空区，破碎煤体涌出的瓦斯在老顶的支护下占据顶煤的原始空间， 初 次来压后，

6、老顶垮落压实原顶煤空间， 后部瓦斯占据的空间被上部岩 体侵入， 造成工作面初次来压期间后部瓦斯涌出采空区， 造成上隅角 瓦斯含量超限。3、初次来压强度 工作面初次来压强度为来压时和来压前支护阻力平均值的比值， 反应了初次来压强度的大小。因初次来压前，工作面的平均支护阻力为 12MPa, 初次来压时工 作面的支护阻力平均值为 13 Mpa 。（三）老顶的第一次和第二次周期来压工作面推进到 90.2m 处时，工作面顶板压力增大，支架出现大 面积卸载，煤壁片帮，由矿压监测系统和现场观测，判断为老顶的第 一次周期来压。第一次周期来压步距为 10m 。从老顶初次来压至第 一次周期来压期间，全工作面限厚

7、2.0m 回采。两次周期来压强度较 初次来压强度缓和。四）第三次周期来压1、矿压显现工作面第三次周期来压与前两次周期来压相比，矿压显现剧烈， 来压时，工作面支架在短时间内快速卸载，来压步距比前两次加大， 为 12m ，工作面中部出现底板水，每小时 0.8 立方米。2、现象分析第三次周期来压与前两次周期来压强度明显加大， 步距加大， 且 前两次没有出现明显底板水，此次来压伴随底板水，针对此现象，现 分析如下：当采煤工作面上覆岩层存在多层坚硬岩层时， 对采场来压产生影 响的可能不止是邻近煤层的第一层坚硬岩层， 有时上覆第二层、 甚至 第三层坚硬岩层也成为老顶， 它们破断后会影响采场来压显现， 从而

8、 导致采场周期来压步距并不是每次都相等。 由矿压理论可知， 当存在 两层或两层以上老顶会导致采场周期来压步距呈现一大一小周期性 变化和来压强度呈现以一高一低周期性变化。由此可知， 当这两层岩层一层断裂而另一层没断裂， 和两层岩层 同时出现断裂时， 工作面所出现的矿压显现肯定有区别。 因来压步距 加大会导致来压强度较大，3、第三次周期来压强度：来压时平均支护强度为： 16MPa ，来压前平均支护强度为 18MPa 。四、结论及建议（一）支架与围岩的相互作用关系工作面与围岩的相互作用关系为： 工作面上覆岩层的断裂和回转 都是通过直接顶和顶煤作用到支架上， 工作面支架又通过对顶煤和直 接顶的支护控制

9、间接控制老顶， 使老顶活动不至于影响工作面的正常 生产。 支架和上覆坚硬岩层之间的关系为间接关系， 支架和顶煤为直 接关系，处理好顶煤对缓解矿压显现起到至关重要的作用。表现在： 在周期来压过后， 下次周期来压前， 避免出现悬臂梁。 在周期来压时， 加快工作面推进速度，避免出现直接顶破碎，造成支架支护困难，失 去支架的有效支护能力。（二）上下巷超前支护工作面在回采期间， 上下巷超前支护段没有出现顶板大面积下沉 现象，顶煤初次垮落、 老顶初次来压和周期来压期间超前支护段顶板 完整，巷道变形量不大，没有出现顶板破碎现象。（三）因老顶初次来压时工作面中部顶板破碎情况推进 8m 后才 恢复完整，因此可以确定来压时压力峰值点在工作面前方 8m 左右 处。（四）来压期间，工作面中部矿压显现剧烈，因此建议工作面来压时，加快工作面推进速度， 移架时跟机移架并确保支架的支护强度，以减少老顶来压对生产工作面中部尽量超前移架， 减小顶板破碎度， 影响。生产技术部2013 年 8 月