大倾角采煤工作面矿山压力显现规律的研究.pdf

收稿日期 2002- 12- 18 作者简介 杨怀敏 1958- , 男, 河南新安人, 高级工程师, 从事采矿工程研究。 文章编号 1007- 67432003 01- 0069- 03 大倾角采煤工作面矿山压力显现规律的研究 杨怀敏, 崔景昆, 刘惠德 河北建筑科技学院 资源系, 河北 邯郸 056038 摘要 通过对峰峰矿区薛村矿 92712 工作面矿山压力显现规律的研究, 探明了大倾角 三软 煤 层轻型支架放顶煤回采工艺在开采过程中矿山压力显现规律, 为矿山支架选型、 保证安全生产 提供了依据。 关键词 矿山压力; 大倾角煤层; 轻放工艺; 工作阻力 中图分类号 TD823 文献标识码A 研究矿压显现规律及各种控制方法的基本目的是为了保证矿井安全生产和取得良好的经济效益。 矿压的研究经过几十年的发展, 已取得了较大的进展, 但是由于各矿井的地质条件不同, 地质构造不同, 煤层及顶底板的厚度和强度不同, 从而使各矿井在开采过程中有各自独特的矿压显现规律和特征。本文 通过对峰峰矿务局薛村矿 92712工作面矿压观测和研究, 对大倾角 三软 煤层采用轻放工艺时的矿压显 现规律和特征进行了探讨。 1 工作面概况 峰峰矿务局薛村矿 92712 工作面位于七盘区腹地, 开采 2煤层, 工作面沿推进方向长度 450m, 倾角 17 35, 平均 27。沿工作面方向长度 99m, 倾角 27 53, 平均 30 。沿推进方向和工作面方向均为大倾 角。回采工作面采用 ZFZ2000- 15/ 23 轻型放顶煤液压支架, 割煤采用 6MG- 200W 型双滚筒采机, 运煤 采用 SGD- 630/ 220G型可弯曲刮板运输机。 2煤层厚度 4. 5 6. 0m, 平均 5. 6m。煤质较软, 层理、 节理和裂隙发育, 硬度系数 f 0. 2 0. 8, 煤层 顶底板均为黑灰色粉砂岩, 硬度系数 f 2 3, 节理裂隙发育、 破碎且易冒落, 属于典型的 三软 煤层。 工作面煤尘具有爆炸性, 煤层具有自然发火倾向。这在我国属难开采煤层, 摸清工作面的矿压显现和矿 压规律, 是在此困难条件下保证矿井安全、 稳产、 高产的关键性问题。 2 工作面矿山压力观测 1 观测仪表。在 92712 工作面, 用YPZ- 60 圆图自动记录仪观测支架工作阻力, 连续观测工作面开 采过程中支架的载荷变化, 以此分析轻型放顶煤支架的适应性和工作面矿山压力状况。 2 测站布置。工作面共安装支架 76 架, 压力观测站设置三个, 分别设置在机头以上的第 3、 40、 73架。每个测站安装圆图记录仪 2 台, 分别安装在支架的前、 后支柱上。 3 观测过程。每天的早班由专人负责更换记录纸, 并进行收集原始数据及仪器的调零工作, 同时进 行仪表的检查、 维护记录仪的工作情况。观测数据如表 1 及图 1、 图 2。 3 工作面矿压显现特征 工作面支架阻力观测数据包括支架的初撑力、 工作阻力、 最大工作阻力。通过对上述曲线的分析, 可 以得出92712 工作面的矿压显现具有以下特征 第 20 卷 第 1期 河 北 建 筑 科 技 学 院 学 报 Vol20 No1 2003年 3 月 Journal of Hebei Institute of Architectural Science and Technology Mar 2003 表 1 92712工作面支架阻力统计分析结果单位 t/ 架 项目3 支架40 支架70 支架平均值 平均工作阻力112. 7112. 5113. 1112. 5 平均初撑力111. 1111. 2111. 1110. 8 前柱工作阻力92. 289. 594. 190. 5 后柱工作阻力20. 5231922 最大工作阻力153. 7155. 6157. 1155. 5 1 工作面支架所承受的载荷较小。其中支架平均初撑力为 110. 8t/ 架, 为支架额定初撑力 154t/ 架 的71. 9 ; 工作面的平均工作阻力为 112. 5t/ 架, 为支架额定工作阻力 200t/ 架 的 56. 3 ; 工作面的平均 70河 北 建 筑 科 技 学 院 学 报2003年 最大工作阻力为 155. 5t/ 架, 为支架额定工作阻力 200t/ 架 的 77. 8; 观测到的支架最大阻力为 246. 3t/ 架, 为支架额定工作阻力 200t/ 架 的 123 。 2工作面支架载荷均匀。承受载荷最大的支架为3 支架, 其平均工作阻力为 113.3t/ 架, 为额定工作阻力 200t/ 架的 56.7; 承受载荷最小的支架为 70 支架, 其平均工作阻力为 112. 5t/ 架, 为支架额定工作阻力 200t/ 架 的56.3。由此可知, 92712工作面支架受力均匀,沿工作面倾斜方向没有明显的差异。 3 工作面支架支护状态良好。表现在工作面支架的初撑力与工作阻力接近。3 支架的平均初撑力 为111t/ 架, 为支架平均工作阻力 112. 2 的98. 8 ; 40 支架的平均初撑力为 110t/ 架, 与支架平均工作阻 力 110t 持平; 70 支架的初撑力与工作阻力基本持平。 4 支架的初撑力状态良好, 表现在绝对偏差平均值较小。3 支架初撑力绝对偏差平均值为 7. 056t, 是3 支架初撑力平均值 110t 的 6. 4; 40 支架初撑力的绝对偏差平均值为 6. 03t, 是 40 支架初撑力 平均值 111t 的 5. 4 ; 70 支架初撑力的绝对偏差平均值为 7. 28t, 是 70 支架初撑力平均值 110t 的 6. 6。 5 工作面呈现出明显的周期来压。支架的平均工作阻力绝对偏差平均值为 12. 5t, 支架的来压强度 为平均工作阻力的 1. 3。工作面周期来压步距为 15m。 6 工作面初次来压距开切眼 33m, 老顶初次来压强度 238. 9t 为工作面支架平均工作阻力 112. 5t 的 2. 12 倍。 7 沿工作面全长支架载荷的分布特点为 工作面压力分布比较均匀, 支架工作阻力没有因为倾角的 增大而发生剧烈变化, 也许因为工作面上端口处有 10m 左右的单体支柱支护, 缓解了轻型支架工作阻力 的强度分布变化。 8 单个支架前后柱载荷不均匀。在支架载荷观测过程中, 支架前柱的工作阻力均对于后柱工作阻 力, 从观测支架结果看, 前柱平均工作阻力为 90. 5t/ 架, 后柱平均工作阻力为 22t/ 架, 后柱工作阻力为前 柱的工作阻力的 24. 3 。在实测中, 有时发现支架的后柱工作阻力为 0。经过实测和分析, 造成支架载 荷前移的主要原因有 顶煤超前跨落, 切顶线超过支架顶梁和掩护梁铰结点, 即位于支架顶梁上方; 由于 煤层倾角较大, 支架掩护梁后的顶煤下滑造成支架后部范围松动, 顶梁上位于支架后部的顶煤向采空区 移动, 使部分顶煤的承载能力及传递上部载荷的能力下降, 从而加大了前部支柱的载荷。 4 结语 在 三软 大倾角煤层中, 采用轻型支架放顶煤回采工艺在摸清工作面矿压显现和矿压规律的前提下, 一是 可以保证矿井的安全生产; 二是提高了矿井生产的经济效益;三是为类似条件的煤层开采积累了经验。 参 考 文 献 [ 1] 钱鸣高. 刘听成. 矿山压力及其控制[M]. 北京 煤炭工业出版社, 1991. [ 2] 徐永圻. 煤矿开采学[M] . 徐州 中国矿业大学出版社, 1999. [ 3] 杨永辰. 综放面顶煤回收率研究[ J] . 河北建筑科技学院学报, 1999, 162 54- 58. Research on law of strata pressure behavior in the steep inclined coal face YANGHuaimin, CUI Jingkun, LIU Huide Hebei Institute of Architectural Science and Technology, Handan Hebei 056038 AbstractThrough researching the law of strata pressure behavior on 92712 coalface of XuecunMine in Fengfeng Min ing District, this paper proves up the law of strata pressure behavior in the working course of light support caving technology in the steep inclined three soft seam, and offers the basis of choosing the type of support andguarantee ing the safety to produce Key wordsstrata pressure; steep inclined seam; light support cavingtechnology; working resistance. 责任编辑 丁述理 第 1 期杨怀敏等 大倾角采煤工作面矿山压力显现规律的研究71