浅埋煤层矿压显现的基本规律
论述浅埋煤层综采工作面矿压显现规律
论述浅埋煤层综采工作面矿压显现规律1 概述12305综采工作面为12煤三盘区第五个工作面，北部靠近紧邻12306工作面，南侧紧靠冲刷变薄带；西侧靠近12煤四盘三条大巷。
12305综采工作面共布置6条巷道，分别为12305运输顺槽、12305回风顺槽、12305切眼1、12305切眼2、12305回撤通道、12305辅撤通道。
该区呈沙丘地貌，地表基本为第四系风积沙所覆，沙丘、沙垅发育。
地表植被丛生。
根据12305面现有地质资料分析，工作面两顺槽在掘进过程中，未发现大中型构造。
根据在12305顺槽揭露情况，煤层表现为宽缓波状起伏，总体为负坡推进。
12305回顺11D～12D揭露一冲刷变薄带，影响推进长度56m，最大切割深度1.1m；12305回顺23D至切眼揭露冲刷变薄带，影响推进长度640m，最大切割深度1.9m，该条冲刷变薄带对回采有较大的影响；12305回顺II15#调车硐揭露F3-19正断层，产状：倾向246°、倾角30°、落差2.6m，预计影响推进140m；12305回顺I和12305回撤通道揭露正断层F3-14，产状：倾向287°、倾角48°、落差2.0～2.3m，对工作面回采及贯通有一定的影响。
2 综采工作面矿压检测2.1 浅埋煤层12305工作面矿压监测的目的在浅埋煤层工作面的主要监测目的为：（1）通过综采工作面两顺槽超前支护段矿压显现观测，掌握顺槽超前影响范围和程度，对顺槽超前支护提出合理化建议。
（2）通过对顶板压力的来压规律分析，实现顶板来压步距的压力强度的预测，提供合理的顶板控制依据。
（3）掌握回采工作面上覆岩层运动横向和纵向的发展规律及移动概况与支架的相互关系，更好地进行老顶来压的预报，提出合理的顶板管理措施，如支护方式、支护强度、特种支护、回采工艺等，为工作面的高产、高效安全生产创造良好的技术条件。
（4）对在12305工作面回采工程中采用的新技术新工艺进行进行资料积累，从矿山压力角度对应用效果提出评定性意见，为采煤工艺的创新和改进创造做必要的技术准备。
浅埋深中厚煤层采场矿压显现规律研究
中砂 岩
泥岩与粉 砂 岩互 层
４２ — 煤
５７ ．３
８１ ．９
３６ ．
泥岩 与粉砂 岩互 层
３３ － ６
中砂 岩
泥岩与 粉砂 岩互 层
７１ ． ７
３８ ． ４
中砂 岩
泥 岩与 粉砂 岩互 层 ４３ － 煤 ， 泥岩与粉 砂 岩互 层
５９ ． ３
３３ ＿ ２ 、 Ｉ ． ７ ９８ ． ２
顶板来 压依 据 ： ＝Ｐ ＋ Ｐ， 各 支架依据来压判 据统计周期来压 如表 １
所示 。
均方差之 和作 为判 断顶 板周 期 来 压 的 主要 指 标 。 计 算公式 为 ：
１ （ Ｐ
， ｉ
表 １ 各支架周期来压步距 （ 位 ： 单 ｍ）
位 置 来 压 次序 支 架 号 机 头
关键 词 ： 榆家梁煤矿 ； 浅埋深 ； 矿压 显现； 初撑力
中图分 类号 ： Ｄ ２ Ｔ ３６ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ：６２— １９ ２ １ ）３— ０ １— ４ １７ ７ ６ （０ ０ ０ ０ ３ ０
神 东矿 区 目前及 今 后 相 当一 段 时 期 内 ， 矿 各 开采 区域大 部分集 中 于埋 深在 １０—１０ｍ 以 内 ０ ５
√ 舅
６ ２ ＭＰａ； ．１
（ １ ）
ｈ一老顶厚度 ， 根据综合柱状图， ｈ＝ ． 取 ５４ｍ；
个测站中每个支架读取一个压力值 ， 每个生产班 读取 一次 ， 据 压 力 值 分 析 顶 板 来 压 情 况 。２分 根 ＿
析数 据选取 时 间从 ２ ０ ０ ９年 ４月 ２ 日８时至 ２ ０ ０ ０９
第 ７卷
第 ２期
华北科技学 院学报
浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律
沿走 向工 作 面矿 压 特 征 包 括 直 接 顶 初 次 垮 落 、
老顶初 次来压 和 周 期 来 压 特 征 。用 式 （ ） 为来 压 １作
ｌ １２ １综采工作面概 况 ５ｏ
１ １ 工 程地质概 况 ．
张家峁煤矿 １２ １ ５０ 综采工作面所在煤层 为 ５ ２ 煤层 ， Ｉ 是该矿的第 １ 回采工作 面， 个 四周均 为实煤体 区。该煤层位于延安组第 １ 段中上部 ， 平均埋藏深度 ８ ． ～ ３ ． ， ８ ６ １２ ９ｉ 煤层平均厚 ６ ２Ｉ， ｎ ． ｎ 属沉积稳定的厚 煤层。工作面长度 ２６ｍ， ６ 煤层倾角 １ ３ ， ～ 。煤层地质构造简单 。 煤层直接顶以泥岩为主， 其次为粉砂岩 、 砂质泥岩 ， 厚度为 ０７ｍ， ． 呈深灰色， 团块状 ， 易风化破碎 ， 岩 石平均抗压强度为 ２ ．０Ｍ ａ属不稳定 一 ３ １ Ｐ ， 较稳定型 ； 基本顶 以细粒砂 岩为主， 次为粉砂岩 ， 总厚 ２ ｌ ８ｎ， 浅 灰 色 ， 分 以长石 、 成 石英 为主 ， 泥钙质 胶结 ， 生结构 有块 状 层理 、 状层 理 、 型板 状 交错 层理 ， 层 厚度 原 槽 大 单 大， 构造结构面不发育 ， 抗压强度为 １． ４ ． Ｐ ， ０９￣ ８２Ｍ ａ平均 ２ ．４Ｍ ａ属半坚硬类不易软化岩石 ， ７４ Ｐ ， 岩体较 完整 ； 煤层底板以粉砂岩为主 ， 泥岩次之 ， 厚度为 ４２ｉ， ． 呈深灰色， ｎ 块状 ， 含植物根部化石 ， 泥质胶结 ， 夹细 粒砂岩薄层 ， 平均抗压强度 ２ ．７Ｍ ａ ６ ３ Ｐ． １２ 。 ． 生产 技术概 况
第 ３ 卷 第４期 ０
２ １ ７月 ００年
西 安
科
技
大 学 学
报
Ｖ０． Ｏ Ｎｏ ４ １３ Fra bibliotek． Ｊ ｌＲ Ｉ Ｏ ＩＡ ＵＮ Ｖ Ｒ Ｉ Ｙ Ｏ Ｃ Ｅ Ｃ ＮＤ Ｔ Ｃ ＯＬ ＧＹ ｏ Ｉ ＮＡ ． Ｆ Ｘ Ｎ Ｉ Ｅ ＳＴ Ｆ Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ Ａ Ｅ ＨＮ Ｏ
浅埋煤层综采工作面矿压显现规律数值研究
收 稿 日期 ： ０ １—１ ２１ １—１ ２
通讯作 者：白如红 （９ ５一） 男 ， １６ ， 陕西清涧人 ， 工程师 ， 长期从事煤矿生产和技术管理工作
第 ２期
白如 红 等 ： 浅埋煤 层 综采 工作 面矿 压显 现规 律数 值研 究
ｌ５ ７
４ 号煤 层 由于 煤藏 Fra bibliotek浅 ， 板破 坏受 到地 表 山体 的影 响 明显 ， 山体下 和 即将 出山的位 置处应 加 ）３ 顶 在
文章 编 号 ：１７ ９ １ （０ ２ ０ ６ ２— ３５ ２ １ ）２—０７ ０ １２— ４
浅 埋 煤 层 综 采 工 作 面 矿 压 显 现 规 律 数 值 研 究
白如红 郝 君 何 龙伟 ， ， ， 王振 华
（． １ 榆林 市杨伙盘煤矿 ， 陕西 神木 ７ ９ １ ；． １ ３６ ２ 西安科技 大学 能源学院 ， 陕西 西安 ７ ０５ ） １０ ４
由于浅埋煤层特殊的赋存条件 ， 其矿压显现规律受诸多 因素影响 ， 例如地表松散层厚度 、 基岩层厚 度、 覆岩性质等客观地质 因素和采高 、 工作面长度 、 推进速度等主观可控因素 。为了更好的研究各 因
素 对 ３ １８工作 面矿 压规 律 的影 响程度 ， 矿压 现场 观测 工作 的基 础上 采用 数值 模拟 技术 进行 深入 分 析 。 ００ 在
浅埋煤层综采采工作面矿压显现规律研究
浅埋煤层综采工作面矿压显现规律研究摘要：为了分析总结浅埋煤层综采工作面矿压显现规律，结合神宁集团梅花井煤矿112201工作面情况，设计合理的浅埋煤层工作面矿压监测方案。
通过112201工作面实测数据整理及分析，结果表明：112201工作面老顶初次来压步距平均为47m，周期来压步距约为20～30m，平均25m。
来压期间矿山压力显现剧烈，工作面压力呈现明显的两头小、中间大的规律，工作面前方6～15m范围为应力峰值区。
浅埋煤层开采期间，顶板来压步距相对较大，相比深埋煤层，来压期间矿山压力增大幅度较大，矿压显现较剧烈。
关键词：浅埋煤层；综合机械化采煤；矿压监测；矿压显现。
1 地质概况112201综采工作面，煤层发育良好，地质构造简单，无夹矸，无大的构造，整个煤层呈一单斜构造。
煤层稳定，煤层厚度为1.9～4.08m，平均为3.4m，煤层倾角2～29°，平均18°，属缓倾斜～倾斜煤层。
21319工作面平均走向长4957m，工作面平均长255.7m，埋深平均为110m，基岩层厚度平均为14m，载荷层厚度平均为76m，基载比为0.18，顶板为典型的单一关键层浅埋煤层结构。
2 工作面监测方案设计2.1 工作面矿压监测的目的在浅埋煤层工作面开采过程中实施支护质量与顶板动态监测，主要监测目的为：1）掌握浅埋煤层工作面回采过程中的综采液压支架的受力状况与顶板的来压规律，为浅埋煤层工作面的支架选型和设计及支护强度确定提供依据[1~2]；2）分析顶板来压规律，实现顶板来压步距和来压强度预报，为合理的顶板控制提供依据[3~4]；3）掌握巷道受工作面采动影响时围岩变形的基本规律，为确定动压条件下回采巷道支护方法和合理支护参数提供依据[5]；4）掌握工作面超前采动影响范围和超前支承压力高峰区域，确定工作面巷道的超前加强支护距离及对应支护技术措施。
2.2 矿压监测的流程监测的内容包括综采支架支护阻力、工作面两巷超前单体支柱支护阻力、巷道顶板离层情况、巷道围岩表面变形情况，监测流程如图1所示。
陕北浅埋煤层综采工作面矿压规律构架
陕北浅埋煤层综采工作面矿压规律构架陕北地区是中国重要的煤炭资源基地之一，浅埋煤层资源丰富，但受地质条件和采煤方法限制，煤炭开采一直面临着矿压问题。
为了解决陕北浅埋煤层综采工作面矿压规律构架，我们需要对地质条件、采煤方法、工作面矿压等进行深入研究和分析，在此基础上制定科学合理的煤矿开采方案，以保障矿井安全、高效、稳定地开展生产。
一、浅埋煤层地质条件陕北地区的煤层主要由石炭系和二叠系构成，埋深较浅，煤层产状复杂，存在多条断裂和节理，地下水条件较为复杂，矿层倾角和产状不规则，这些地质条件对煤矿开采都带来了一定的挑战。
矿层倾角和产状对矿压的影响较大，会影响开采方法和工作面的布置。
二、综采工作面煤层开采方法针对陕北地区的浅埋煤层，通常采用综采工作面的开采方法。
综采工作面在开采过程中结合支护和采煤操作，通过同步进行的方式，提高采煤效率，减少煤矸的产出。
综采工作面通常采用硬岩侧向掘进支护技术，结合顶板控制技术，以保证工作面的安全稳定地进行开采。
三、陕北浅埋煤层综采工作面矿压规律1.矿压机理陕北浅埋煤层矿压主要受到地层构造、煤层产状、采煤工艺等因素的影响，煤层在采煤过程中会发生变形、位移和断裂，由于煤岩的塑性变形和能量积累等因素，形成矿压现象。
煤层矿压主要表现为顶板破碎和支护失效，导致工作面的不稳定和生产事故的发生。
2.煤层应力分布在综采工作面附近的煤体中，由于采煤作业的影响，煤体受到挤压和拉应力，顶板应力较大，底板应力相对较小，这种应力分布特点会对工作面的稳定性产生影响。
煤体的变形和应力分布会影响支护结构的性能，进而影响工作面的安全开采。
3.矿压控制技术针对陕北浅埋煤层综采工作面的矿压规律，需要采取相应的控制技术。
包括采用合理的支护结构和支护材料、控制采煤速度、加强顶板管理、采用先进的采煤设备等方式，以减缓矿压积累和释放，保证工作面的安全开采。
四、矿压规律构架根据以上分析，陕北浅埋煤层综采工作面的矿压规律构架主要包括地质条件、采煤方法、矿压机理和矿压控制技术四个方面。
例析浅埋深大采高工作面矿压显现的规律
例析浅埋深大采高工作面矿压显现的规律随着社会的不断进步，经济的发展速度不断加快，经济发展中对于能源和资源的需求也在与日俱增。
在我国的西部地区，蕴藏着丰富的浅埋煤层，赋存条件好，煤层厚度大，从开采效率和开采质量考虑，多采用大采高一次采全高的方法。
受浅埋煤层特殊顶板结构的影响，大采高工作面的矿压显现以及控制等都有着显著的特点，需要引起煤矿工作人员的重视。
1关于矿压矿压，是指在矿体开采过程中，引发的围岩移运动对于支架围岩所产生的作用力。
矿体开采后，会在地层中形成地下空间，破坏岩体的原始应力，导致岩体应力的重新分布，这个过程会一直持续到岩体内部形成新的应力平衡。
在应力重新分布的过程中，会对围岩产生影响，导致围岩变形、移动和破坏，从而对工作面、巷道等产生相应的压力。
矿压的存在和显现，会造成煤岩体的移动和破坏，造成设备、井巷的破坏，甚至造成人员的伤亡，严重影响煤矿开采工作的安全稳定进行。
因此，在煤矿开采过程中，需要对矿压的显现规律观测和分析，切实做好控制工作。
2浅埋深大采高工作面矿压显现规律的观测和分析现以陕西神府煤田中的三道沟煤矿85203工作面为例，对浅埋深大采高工作面的矿压显现规律进行分析和研究。
2.1工作面概况85203工作面位于府谷县三道沟井田，工作面位于三道沟煤矿5-2煤辅运大巷北侧，工作面煤层厚度煤层厚度6.05～6.65m，平均6.19m，地面标高1200.2～1335.7m，工作面标高1084.4～1129.5，覆盖层厚度69～188m，属于浅埋深厚煤层，工作面内煤层地质构造简单，层内发育缓的波状起伏。
工作面长度295m，采用倾斜长壁、后退式综合机械化采煤方法，全部垮落法管理顶板。
2.2矿压观测目标为摸清85203工作面矿压规律及所选液压支架的适应性，需分析工作面顶板的活动规律及矿压显现特征，评价支架对工作面顶板运动的适应性，为工作面顶板管理、支护强度的确定提供科学依据。
其目标有两个：其一，在85203工作面特定的生产技术和地质条件下，掌握工作面上覆岩层运动规律，分析支护参数和顶板管理措施的合理性。
浅埋煤层长壁工作面矿压规律及关键块失稳分析
浅埋煤层长壁工作面矿压规律及关键块失稳分析目前，我国对于能源的需求量越来越大，尤其是煤矿能源，其需求量更是与日剧增。
在煤炭开采的过程当中，蕴含着比较复杂的工序，存在着许多需要注意的环节，浅埋煤层长壁工作面广压便是其中需要格外进行关注的方面。
尤其要对其中存在的规律以及关键块失稳进行恰当的分析与了解。
为了对浅埋煤层长壁工作面矿压规律及其顶板结构的稳定性进行比较系统、科学的研究，现将某煤矿的长壁工作面作为研究的环境背景，对其矿山压力的观测设计了相应的方案并且对施工的现场进行观测，从而进行了恰当的总结。
标签：浅埋煤层;长壁工作面;矿压规律;顶板关键块失稳1 设计开采条件以及矿压观测方案1.1 观察地质情况本文进行研究的煤矿单位位于陕西中部，该煤矿的1430工作面位于该煤矿整体可开采部分的2#煤层，地面设有一定的标高，为+1243.5m，水平大致在987m。
经过勘察发现，该煤矿的自制构造相对比较简单，煤层的给厚度大概在3.6-3.7m，煤矿的埋藏深度大致为167m，另外，对煤层倾角进行了一定的计算，大致为0.60-1.20，因此，可以将该煤层轨定位近水平的煤层。
同时，煤层顶的底板当中，伪顶是由砂质的泥岩组成，大约有0.8m;直接顶有砂岩组成，约5m厚;老顶为长石砂岩构成，岩石的颜色为灰色，呈现中细粒状态，大约26.7m厚;直接底有砂质泥岩构成，约厚4.1m。
该煤矿的基本情况如上，但是其水文条件比较复杂，会出现涌水问题，涌水量最大使其可以达到21m3/h。
1.2 明确开采条件1430工作面在进行开采的过程当中使用的是长壁采煤的方法，进行不断的回采。
开采时，煤层的厚度约为4.2m，平均的高度为2.6m。
长壁工作面的平均走向基本上为425m。
另外，该煤矿采用长壁采煤方法时，亦采用了打眼放炮和爆破落煤的方法。
在煤层比较松散的地区，则采用了人工使用手稿进行挖掘落煤，每进行一次，便推进大约1.5m的距离。
在工作面进行工作时期，采用相应的支架技术，确定了前后柱数量均为3根，支架的长度为3.5m。
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浅埋煤层矿压显现的基本规律
神府东胜矿区是目前我国探明储量最大的煤田,埋藏浅、上覆厚松散沙层是神东矿区煤层的典型赋存特征。
但矿井初期开采实践表明,煤层埋藏浅却不一定矿压显现缓和。
若支护不当则容易发生冒顶事故。
标签：浅埋煤层矿压显现支护
0 引言
神东矿区探明储量大、煤质优,是西部煤田大开发的重要战略要地。
埋藏浅、上覆厚松散沙层是该矿区煤层的典型赋存特征。
为掌握这种特殊条件下的顶板破断和来压规律,以寻求有效的顶板控制方法,我们先后对大柳塔C202普采工作面、1203综采工作面、进口设备装备的20601综采工作面以及20604高产高效工作面进行了矿压观测,通过对这四个不同支护条件的长壁工作面的实测来认识浅埋煤层工作面的矿压显现的基本规律[1]。
1 矿压显现情况
神东矿区地层赋存特征属于典型浅埋深煤层或近浅埋深煤层。
神东矿区地层赋存的总特征是:煤层埋藏浅,顶板基岩薄,地表为厚沙土覆盖层。
在神东矿区开发的初期和中期,基本上为典型浅埋煤层或近浅埋深煤层[2]。
1.1 各工作面的矿压显现主要特点这四个工作面的矿压显现情况简单概括如下[3]:
1.1.1 大柳塔煤矿C202试采工作面是该矿区第一个长壁工作面,采高
2.0m,覆岩中基岩厚20-50m,沙土载荷层厚15.0-30.0m,矿压显现主要特点如下:①老顶初次来压步距为24m;周期来压明显,一般为6～9m。
②来压时顶板沿煤壁产生台阶下沉,下沉量达350～600mm,台阶下沉范围沿工作面长度最大达70m (工作面长度为102m);③摩擦式金属支柱不能够平衡顶板压力,不利于管理顶板。
1.1.2 大柳塔煤矿1203综采工作面是该矿区第一个普通综采工作面面,采高4.0m,覆岩中基岩厚15~40m,沙土载荷层厚15.0~35.0m,矿压显现主要特点如下:①工作面初次来压顶板出现自工作面到地表沿煤壁的全厚度切落。
工作面中部约90的范围内(工作面长度为150m)顶板沿煤壁切落,其中31m的范围内切落最为严重,顶板最大台阶下沉量达1000mm,工作阻力为3500 kN/架,液压支架安全阀开启率达100%,支架活柱下缩量达260mm,在液压支架下架设3根液压支柱才控制住了顶板继续下沉,防止了支架大面积被压死,矿压显现剧烈;②工作面周期来压同样为覆岩全厚整体切落,观测期间4次周期来压支架载荷急剧增加,安全阀大部分开启,顶板淋水增大,部分支架油缸臌胀和胀裂;来压步距最大15m,最小9.4m,平均1
2.0m;③初次来压时,工作面和开切眼煤壁线对应的地表出现地堑,地堑落差为0.22,说明初次来压覆岩移动直至地表,顶板基岩的破断是全厚度切落,其切落线就
沿工作面煤壁。
周期来压地表同样出现地堑式台阶下沉,但台阶下沉位置不再在工作面煤壁线上方,而是在工作面支架的后端,其地堑式台阶落差达1.2m[4]。
1.1.3 大柳塔煤礦20601工作面为该矿区第一个高产高效工作面,采高4.0m,覆岩中基岩厚40~45,沙土载荷层厚23~55m,矿压显现主要特点为:①工作面选用德国进口的WS1.7-210/450型掩护式液压支架,完全能够平衡顶板压力,因为支架绝大多数是在初撑力和85%额定工作阻力之间工作,基本顶来压时支架平均工作阻力为额定工作阻力的89.4%,最大平均工作阻力为额定工作阻力的9
2.6%,这说明即使在基本顶来压时支架额定工作阻力仍有富余;②工作面未出现象1203工作面那样的台阶下沉,上覆基岩在煤壁处不再出现贯通上覆基岩全厚的切落;③工作面中部的顶板压力大,而两端相对较小。
1.1.4 大柳塔煤矿20604为该矿区产量最高的高产高效工作面,采高4.3m, 覆岩中基岩厚4
2.6,沙土载荷层厚56m,矿压显现主要特点如下:①工作面采用德国进口的WS1.7型掩护式液压支架。
来压时,工作面中部大部分支架达到额定工作阻力,工作面出现微小台阶下沉;②初次来压期间工作面来压分布中部压力明显大于两侧。
1.2 浅埋煤层矿压显现的基本规律下面对已有的C202普采工作面、1203综采工作面、20601高产高效工作面和20604工作面高产高效工作面矿压观测结果进行对比分析,基本情况如表
2.2所示,浅埋煤层矿压显现具有如下基本规律:①浅埋煤层工作面矿压显现的突出特点是顶板基岩沿全厚切落,基岩破断角较大,破断直接波及地表。
来压期间有明显的顶板台阶下沉和动载现象;②典型的浅埋煤层工作面顶板为单一关键层,载荷层厚度较大,老顶岩块不易形成稳定的砌体梁结构;③工作面来压分布为中间大两端小,符合板破断特征。
④基岩与载荷层厚度之比JZ(以下简称基载比)对来压强度和显现特征有重要影响。
当JZ0.8时则没有出现顶板台阶下沉。
⑤加快推进速度,来压步距增大,减小了老顶台阶岩梁的块度,减缓了顶板载荷传递,从而提高了结构的稳定性和自承能力,有利于实现高产高效。
2总结
以上分析亦说明了工作面支护状况对顶板的影响:用金属摩擦支柱支护顶板的C202工作面初次来压和周期来压都出现了明显的台阶下沉;1203工作面采用国产支架(3500kN/架),也出现了台阶下沉现象;20601工作面和20604工作面采用进口大吨位支架,工作面台阶下沉明显减弱或消失,说明合理提高支架阻力可以有效的控制顶板台阶下沉。
注:基载比JZ=基岩厚度/载荷层厚度;1203工作面周期来压JZ∈(1,1.5)
参考文献:
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