【回采工作面受超前矿压影响下顶板的控制与管理】回采工作面的顶板状态能否用控顶距
时间：2019-01-23 03:30:05 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：针对顾北矿1232（3）采煤工作面的上、下风巷和回采工作面受采动影响情况，对三条巷道的矿压显现进行了现场测试。分析了回采工作面上、下风巷内单体支柱工作阻力及巷道围岩变形等变化规律，提出了受采动影响巷道的支护措施，合理的控制了巷道围岩变形，保证采煤工作面的安全回采。
关键词：工作阻力；巷道围岩变形；分布规律；支护措施
中图分类号：TD355 文献标识码：B文章编号：1009-9166（2011）0017(C)-0223-02
一、工作面概况
顾北1232（3）工作面为本矿首采面，位于北一13―1采区，工作面长240m，可采走向长1610m，煤厚平均3.5m，倾角5°，工作面南部伪顶常为炭质泥岩或泥岩，北部伪顶缺失；直接顶在工作面南部为复合顶，由泥岩、砂质泥岩及1―2层煤线组成，北部以粉细砂岩为主，靠近切眼直接顶以泥岩为主；老顶为中细砂岩。工作面与顾桥矿1111（3）工作面相邻，且仅相距55m，顾桥矿1111（3）工作面早于本面回采，且超前本面250m左右，使本面下顺槽及下端头始终处于受动压影响范围内。给我矿1232（3）工作面下顺槽顶板支护工作带来极大困难，为此，我们对下顺槽进行了矿压观测及研究，并采取了相应措施，有效加强了顶板支护，确保了工作面的安全顺利回采。
二、工作面及上、下端头矿压观测情况并对工作面受顾桥矿工作面影响做出推断
（一）测点布置及测量方法
顶底板及两帮移近基点位于切眼煤壁前方12米处开始，每隔4左右米布置一对十字测点，共在下顺槽设20个测点，观测距离为112米，分为四个观测区域。每天安排专业人员，将观测的记录结果及时分析、整理。
（二）测量仪器
对上、下出口超前支护段单体压力进行监测，上下出口各安设3块KBY―60型矿用数字压力计，及时掌握顶板压力情况，对初撑力低于7MPa的要及时补液加压。在工作面布置了五组矿压观测点，每组有两块KBJ―60―Ⅲ―1型矿用数字压力表组成，分别安装在相邻的两架立柱上，用以观测前后立柱压力。对工作面顶板压力进行监控，并按设专人定期对其进行分析，以掌握工作面矿山压力规律。
（三）数据分析
1、工作面矿压显现特征
经过回采实践看出：工作面液压支架顶梁的载荷总体上是前柱大于后柱。液压支架整架受力最大达到额定初撑力的110%，表现为工作面中部的支架受力较大于工作面上部和下部的支架受力；液压支架不管是前柱压力，还是后柱压力都普遍远小于支架理论额定初撑力。
工作面上、中、下段初次来压时间不一致，来压步距也不相同，初次来压步距为18.2―23.5m，工作面下部推进较快，再加上受顾桥矿采动影响，所以工作面下部支架首先来压，然后向工作面上端进行。周期来压步距在11m左右。上下出口支承压力峰值在煤壁前方10.4m左右，最大压力为19Mpa。故而要有针对性地做好超前支护工作，以确保安全生产。
2、超前支护支柱阻力分析
两巷均为锚索网支护，且超前支护合理。工作面回采过程中，存在着推进速度慢及地质构造等方面影响，使工作面前方巷道矿压显现和应力分布受到不同程度的影响。（如图）
（1）由以上各点分析出，采动对工作面前方19米范围内为采动影响剧烈区，巷道顶底和两帮移近速度增大较快；工作面前方41范围内为采动影响明显区，以后逐渐减弱。
（2）工作面前方超前支护支撑压力峰值在12―29m，峰值点位置在工作面前方约19m。
因此，应在工作面前方41m左右范围内加强超前支护，单体支柱要有足够的初撑力。
3、顾桥矿1111（3）工作面回采对1232（3）运顺影响程度及范围预测
目前采场围岩支承压力分布规律研究方法有数值模拟计算、相似材料模拟试验及现场实测分析等方法，由于数值模拟计算需要确定计算几何模型、边界约束条件及相关的力学参数，而采场顶板岩性实际上相变较大，这就给相关力学参数的选取带来了相当大的难度，因此多数情况下数值模似计算结果与实际情况有较大出入。如安徽理工大曾用FLAC数值模拟软件对谢桥矿1221（3）综采面采场围岩支承压力分布进行分析研究。谢桥矿1221（3）综采面长180m，煤厚4.0―5.2m，煤层倾角130―150，煤层直接顶为灰―深灰色泥岩，厚3.32m，老顶为灰色砂质泥岩，采深平均为520m。数值模拟结果为，工作面侧向支承压力影响范围为3―29m，支承压力峰值位置距煤壁边缘13m，应力集中系数最大为2.4m。然而实际上淮南矿区13―1煤层工作面回采后侧向支承压力影响范围远大于30m，如张集矿1222（3）综采面轨顺与13―1煤层回风巷中间有一条长230m的联巷，1222（3）工作面采过联巷后，联巷距轨顺近80m范围内均有不同程度的破坏，其中破坏严重区段为距轨顺大约30m区域，这说明1222（3）工作面侧向支承压力分布范围超过80m，其中支承压力峰值位置小于30m。
由于顾桥矿1111（3）工作面采深550―630m，顶板岩性除局部区域为砂岩老顶直覆外，多数区段顶板为复合顶板结构，其采深和地质条件均与张集矿13―1煤层工作面接近，因此我们可以采用工程类比法对顾桥矿1111（3）工作面回采所引起的侧向支承压力分布进行预测，
对于近水平或缓倾斜煤层工作面，如果视采空区上方顶板岩层沿倾向断裂的力学条件与采空区顶板岩层沿走向周期性断裂的力学条件相似，则可认为由采空区顶板岩层沿走向周期性断裂而引起的超前移动支承压力与采空区顶板沿倾向断裂而引起的工作面侧向支承压力分布范围基本一致。由于顾桥矿1111（3）工作面煤层倾角为3°―5°，因此可认为工作面回采后，工作面前方形成的超前移动支承压力与工作面侧向固定支承压力分布置范围和峰值位置基本一致，由于张集矿采深为550―630m的复合顶板工作面，其工作面超前支承压力影响范围一般50―80m，剧烈影响范围一般为20―40m，根据工程类比法，因此可认为顾桥矿1111（3）工作面回采后所引起的侧向支承压力最大影响范围亦为距煤壁边缘80m范围内，而其侧向支承压力峰值位置则小于20m。
由于工作面侧向支承压力是随着老顶岩梁将采空区冒落的矸石不断压实而由巷道边缘向煤体深部逐渐发展的，因此只有当工作面进行初次放顶、并经过数次周期来压后，采空区上覆老顶岩梁才能将采空区冒落矸石压实并重新得到支承，工作面侧向支承压力分布才基本上趋于稳定。所以说，工作面侧向支承压力形成并达到稳定要经过数次周期来压，由于张集矿13―1煤层复合顶板工作面初次来压步距为18―30m，周期来压步距为12―18m，若老顶岩梁重新获得支承按2个周期来压考虑，则1111（3）工作面侧向支承压力带至少要在工作面推进50m后才能逐步形成并达到稳定。
通过上述分析，我们可以进行如下预测：
（1）顾桥矿1111（3）工作面回采所引起的侧向固定支承压力带影响范围大约在距巷道边缘80m范围内；
（2）侧向支承压力带峰值位置距煤壁边缘距离小于20m；
（3）顾北1232（3）运顺处于顾桥矿1111（3）工作面回采所引起的侧向支承压力带影响范围内，但该区域支承压力应力集中系数小于2；
（4）顾桥矿1111（3）工作面侧向支承压力带要在工作面推进50m后才能逐步形成并达到稳定，因此若顾桥矿1111（3）面与顾北矿1232（3）面两面间距小于50m时，则顾北矿1232（3）运顺不受顾桥矿1111（3）工作面采动影响。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 三、顶板的控制及管理
（一）工作面初采时顶板管理
1、由于本面下阶段的顾桥矿1111（3）工作面已提前回采，加强工作面和两巷端头支护质量，确保工作面支架支护质量。
2、初放期间，严格控制采高。
3、煤机割煤后，及时伸出支架伸缩梁护住顶板；若局部掉顶，及时拉超前支架支护。
（二）工作面安全出口与端头管理
1、工作面回采时，加强上、下端头顶板管理，跨工作面刮板输送机机头、机尾分别用2根7.0m长11＃工字钢挑双排走向挑棚，交替迈步前进。
2、回采时，工作面向外100m范围内，进行超前支护顶板。
3、如果端头顶板破碎或压力显现异常，应在工作面上、下端头4架范围内联双层金属网，并托料管理顶板。
4、工作面上、下三角煤体松软破碎时，应架三角斜跨棚管理顶板。
（三）工作面过地质异常区顶板的管理
1、加强煤壁、顶板管理，对异常区影响范围内及片帮、顶板破碎处要及时、有效支护顶板，及时护上护帮板、伸出伸缩梁，支架及时拉超前支护，防止片帮、掉顶。
2、工作面片帮掉顶严重区域，片帮宽度大于1m，长度大于3m，支架本身无法有效支护时，采取联金属网及架走向棚管理顶板，走向棚每架架设两棚，棚间距750mm。
（四）对运输顺槽进行卧底
由于受顾桥矿采动影响，导致1232（3）工作面运输顺槽底板出现鼓底现象，为了能够保证工作面下出口有足够的行人、通风、运输断面，同时保证工作面转载机、运输机的安全顺利向前推进，必须要对转载机段及靠近皮带机机尾部分进行人工卧底，卧底量根据底板鼓起情况来定，如遇到顶板来压，下出口高度较低，工作面机头支架与运输机高度过低时，必须采区措施，对工作面刮板运输机机头及转载机尾进行强制性卧底。
（五）加强工作面防治水
随着下顺槽的不断卧底，要多注意观察顺槽内的水文情况，应在低洼处及时挖水泱，并安设水泵，要确保排水管路及排水设施安装齐全，运转良好。加强排水设备日常维护，确保排水管路畅通，排水设备完好，要经常清理水泱内的淤泥、杂物，保证水泵进水口畅通。
结论：通过加强对工作面顶板的管理，能够保证了工作面安全顺利的进行回采，在不影响回采进度的情况下，很好的避免了重大机电事故的发生，自2007年12月底试生产以来，在受出煤系统的影响的情况下，生产稳定，今年头三个月产量分别为27.9万t、29万t和33万t，最高日产达1.5万t，为08年顾北矿430万t任务的完成奠定了坚实的基础。确保了矿井稳产高产的同时，也带来了很高的经济效益。最重要的是为今后的生产积累了宝贵而丰富的实践经验。
作者简介：王辉（1984.02― ），男，河南省周口市人，2006年7月毕业于河北工程大学采矿工程专业。现在顾北煤矿综采一队工作，是一名助理工程师。
参考文献：
[1]钱鸣高,刘听成.《矿山压力及其控制》.煤炭工业出版社,1991年3月.
[2]陈昆木.《1232（3）工作面作业规程》.2007年11月.
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
