三软煤层分层开采时的矿压规律研究

三软煤层分层开采时的矿压规律研究
发表时间：2018-11-14T20:07:16.977Z 来源：《基层建设》2018年第28期作者：龙岩张阳魏爱军
[导读] 摘要:工作面工作管理中,需要对矿压显现进行一定的分析,为顶板管理提供有用的信息,将能有效的提高综放工作面的管理。

河南能源新疆公司众维煤业新疆阿克苏
摘要:工作面工作管理中,需要对矿压显现进行一定的分析,为顶板管理提供有用的信息,将能有效的提高综放工作面的管理。

本文主要针对三软煤层分层工作面的矿压规律问题进行讨论与分析,以便促进煤矿安全开采。

关键词:分层开采；矿压；研究
概况
河南能源新疆公司开采的12032工作面回采煤层为IV13下分层，煤层可采厚度2.2-2.8m，平均厚度为2.5m，平均倾角30°。

工作面直接顶为岩性以粉砂岩、含炭粉砂岩为主，厚度为0.85～2.3m，平均厚度1.5m，直接顶上部为12031工作面采空区，已充分垮落；伪顶不发育；直接底板为粉砂岩，局部为细粒砂岩，成分以石英长石为主，钙质胶结，具小型交错层理，厚度为23.65-43.03m，平均厚度为
32.34m。

由于该工作面是我公司第一个三软煤层分层开采工作面，要想安全和合理地进行采矿工作，就必须控制矿山压力，掌握矿山压力的特性和运动规律，下面我们就矿山压力的基本知识作以阐述。

1. 矿山压力概述
1.1矿山压力的定义
矿山压力指的是受自重作用影响，地下岩体形成一类用于维持平衡的原岩应力。

在地下岩体处在静止状态情况下，该原岩应力便维持着平衡状态。

伴随着煤矿开采生产的进行，地下岩体内应力原本平衡状态便会遭到破坏，进一步造成煤岩也遭受破坏，如此便会形成新型的应场力，此便是矿山压力。

1.2 矿山压力影响因素
1.2.1自然条件影响因素，煤层厚度越厚，煤壁前方支撑压力升高区煤层塑性遭受破坏之后，对应制成水平极大程度下降，煤压缩总量越高，顶板便会出现下沉，导致顶板稳定性越低，出现变形、破坏情况。

可见，对工作面支护密度、强度以及稳定性提出了很高的要求。

1.2.2生产条件影响因素，结合相关资料显示，15.0%～45.0%区间的顶板总下沉量属于落煤期间引发的，采煤设备在割煤过程中急速扩大了暴露面，以至于设备靠近某部位时，该位置顶板下沉速度不断提升，而当设备通过这一位置时顶板下沉速度最快，通过后下沉速度逐步降低。

1.2.3工作面推进速度影响因素，伴随着工作面推进速度的升高，顶板下沉速度亦会加快，但是顶板绝对下沉量和顶板传递至支柱的压力降低，进而使得顶板变得越来越稳定。

顶板下沉与时间长短存在一定关联性。

随着控制顶板时间的缩短，矿山压力会加快移动，并且可以改善煤壁完整性及采场于悬臂下的免压区域。

2回采工作面矿山压力主要显现
2.1顶板下沉：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板的相对移近量。

工作面空间上面顶板在其自重和上覆岩层重力的作用下，使顶板产生弯曲下沉及底板鼓起，由于在缓斜及倾斜工作面底板鼓起量比较小，因而常常忽略不计。

2.2顶板下沉速度：指单位时间内形成下沉的距离。

2.3支柱载荷：如柱冒变形，活柱下缩，激烈时可以看到支柱变形及折损，此外还有顶板破碎、局部冒顶、工作面切顶、煤壁片帮、支柱折损、支柱钻顶、支柱插入底板等一系列矿山压力显现现象。

3回采工作面围岩的受力特征
没有开果的煤层上所受压力为上部岩层的重量，称为原岩压力，工作面自开切眼向前推进，顶板悬露面积逐渐增大，当悬露面积达到一定程度时，直接顶岩层产生初次垮落，但老顶岩层仍然保持一定的完整性，可视老顶为一岩梁，并能将自身的重量及其上覆岩层的压力转嫁到采空区两侧的煤体上，使采空区两侧煤体的压力升高，大于原始应力；而采空区及回采工作面空间压力降低，小于原始应力；远离采空区的煤体压力等于原始应力，工作面不断地向前推进，直接顶岩层不断地垮落，采空区的范围不断地扩大，这时工作面上方没有垮落的老顶岩层产生弯曲、下沉，甚至折断，压在已经垮落的岩石之上，这时工作面上方没有垮落的老顶岩层的重量由工作面前方的煤体及工作面后方已经垮落的岩石来支撑。

4我单位12032工作面矿压观测内容
为加强我矿矿压监测工作，准确掌握井下矿压显现规律，适时有效监测我矿井下作业现场压力，确保巷道支护质量，保证安全生产，结合我矿实际现状系统简介如下：
每架安装一组压力表，生产过程中由早、中、夜班验收员记录压力情况，区队技术人员做出计算分析并每月上报生产技术科。

每班由验收员抽查上下顺槽超前支护单体柱的柱压，上、下顺槽超前支护及端头支护分别抽查至少5根单体支柱。

12032工作面回采过程中进行矿压观测对众维煤业后续工作面的支护设计和顶板管理有重要意义。

主要的观测内容有：工作面支架阻力观测；两巷以及支护质量动态观测。

根据观测结果对工作面顶板活动规律、来压特征、工作面支架受力特点、超前支护压力影响范围和分布特点，顶板、煤层稳定性，工作面支护质量等进行定期分析，并进一步了解煤、岩体力学参数等基础数据。

5矿压观测说明
5.1在12032工作面上、下顺槽开口位置安装顶板离层仪；上、下顺槽每隔50m设置一个观测点，在两帮棚腿距离底板1.5m位置及棚梁中部使用白色喷漆及线绳分别标定工字钢棚腿及棚梁位置，定期观测数据进行分析。

5.2所在位置如下：12032上顺槽共安装两组顶板离层仪，12032下顺槽共安装一组顶板离层仪；12032上、下顺槽每隔50m处各设一组观测点。

顶板离层仪主要监测两巷顶板离层的移近量情况，上下顺槽观测点主要监测两巷顶、帮的移近量情况。

依据我矿顶板岩性设定顶板离层仪报警界限为50mm，距工作面100m内观测频度为每天1次，在此范围外，除非顶板离层有明显增长，顶板离层仪的观测频度为每周一次；上下顺槽顶、帮设定报警界限为100mm，观测频度为每周观测一次。

6众维煤业综采工作面周期来压分析主要依据
根据我矿12031工作面的推进速度及推进距离长度和上下巷超前情况。

工作面顶板岩石硬度及岩石粘结性和工作面推进过程中的垮落
规律及工作面老塘顶板垮落情况。

主要观测工作面支架压力显现及工作面压力变化波动和工作面超前情况、推进情况及工作面来压前的征兆及规律得出分析。

每班工人在操作支架时都必须将支架升紧，验收员每班对支架的初撑力进行观测并记录好，另对当班的最大压力值也要做记录；对验收员每天填写的矿压观察记录，由本队的技术人员进行整理，定期汇报相关单位。

7依据观测，12032工作面回采的矿压显现特点 7.1工作面采高增加，顶底板移近量加大。

由于局部厚煤层呈窄条状分布，一般宽度在6至25毫米之间，一般采用一次采全高的方式回采。

煤层开采后，由于采高比正常煤层增加3至4倍，顶底板移近量将显着增加。

国内外的矿压实测表明，工作面采高每增加一倍，顶底板移近量就会增加40至80%，这与我们施工中现场观测的现象比较一致，对局部厚煤层的回采工作，会使得采场的矿压明显加大。

7.2煤壁片帮随采高加入而加深。

构造带所形成的局部厚煤层，一般都煤质构软，顶板破碎，煤壁弱面发育，经常发生煤壁片帮，片帮形式因煤层节理裂隙，层理弱面等分布及发育程度不同，往往是多种多样的。

煤壁片帮在工作面方向上的分布，沿采面方向上的深度基本上呈扇形分布，主要在采面的中部和中上部。

7.3支柱载荷和下没量的波动幅度大；支柱载荷和它相应的顶板下沉量呈现不规则的变化；而在顶板完整煤厚正常处，顶板下沉量总是随着支柱载荷的增加而增加，随着支柱载荷的降低而降低。

8.结束语
以上是从理论和实际的角度出发对煤矿回采工作面的矿山压力显现规律、影响矿山压力的因素做了比较深入的论述，并对12032工作面回采的矿压显现有以下几个特点进行了总结。

希望煤炭行业的各位参考，以便研究制定减少矿山压力影响的方法，以保证安全生产，避免重大事故发生。