6123综采面矿压观测设计.doc

6123综采面矿压观测设计 1、6123工作面概况 6123工作面 位于12采区中部，为该采区首个综采工作面。工作面长935～1025m，宽90～1130m，平均煤厚3.0m，煤层倾角3～15，工作面机巷底板标高为-112～-163.6m，风巷底板标高为-123.3～-170.2m，地质储量51万吨。工作面南部为12采区皮带机巷和12采区轨道巷，东部、西部均为未开拓区段，北部靠近煤层风氧化带，下方有12采区放水巷、水仓。工作面地表有香春园村庄（已搬迁）、新汴河、农田以及通往香春园村庄的低压和通讯线路各一条。 6123工作面 顶板30m范围内的主要岩性自下而上分别是泥岩、细砂岩、泥岩、粉砂岩、细砂岩、泥岩。泥岩为灰色～灰黑色，致密层状，层理清晰；细粒岩呈灰色，细砂质结构，钙质胶结，成分以石英、长石为主，局部夹薄层泥岩；粉砂岩为灰色，致密、层状，泥质胶结，性脆，具波状层理，局部夹薄层泥岩。煤层底板20m范围内自上而下为泥岩、砂泥岩互层，粉砂岩，中砂岩。泥岩为灰黑色，泥质结构，致密、性碎，见植物化石；细砂岩为灰色，块状，成份以石英、长石为主，致密、坚硬，具水平层理；中砂岩中粒砂岩主要成份为石英、长石及其它浅灰色矿物碎屑与云母碎片，泥质胶结，坚硬，裂隙较发育，裂隙网络连通较好。 6123工作面 主要构造为褶曲及断裂，香春园向斜从工作面中部穿过，工作面煤岩层形态受香春园向斜控制，向斜轴向为北北东，工作面内轴长300m，向斜东翼煤层倾角为4～10;向斜西翼煤层倾角为3～15;向斜轴部附近构造应力相对集中，造成煤层顶底板岩石破碎。在向斜构造的两翼（特别是西翼）是断裂构造的发育区。工作面平均煤厚为3.0m。 2 矿压观测设计 2.1矿压观测的目的和内容 本次观测的6123工作面，是百善煤矿6煤首采面。因此，矿压观测主要是对首采工作面矿压显现规律的观测、总结和分析，为下一步后续工作面合理留设 图1 6123工作面综合柱状 表1 工作面巷道掘进过程中主要断层情况一览表 断层名称 产 状 落 差m 揭 露 位 置 备 注 F6123-1 294∠75 2.0 机巷A8点前8.5m 正断层 F6123-6 316∠70 3.2 机巷A16点前17m 正断层 F6123-7 315∠70 1.2～3.0 机巷A18点前29.3m 正断层 F6123-8 251∠70 1.8 机巷A20点处 正断层 F6123-101 325∠50 1.4 风巷B15点处 正断层 F6123-11 208∠50 1.8 风巷B10点前24m 正断层 F6123-12 62∠75 0.8～1.5 风巷B10点前4.3m 正断层 F6123-16 149∠85 4.5 风巷B1点前10.3m 逆断层 煤柱、安全高效开采提供合理的科学依据。其目的是掌握工作面和顺槽矿压显现规律及初采阶段大范围岩层运动特点。观测的主要内容有 （1）工作面液压支架工作阻力和煤壁片帮情况连续观测； （2）巷道顶底板及两帮移近量实测和巷道破坏情况统计； （3）每日出煤量统计； 在工作面前方、工作面等地方布置测点，从而形成了采场矿压多体系的观测系统，结合对回采工艺的观测，从整体上观测6123工作面围岩活动规律和矿压显现规律。 2.2矿压观测方法 观测组由百善煤矿工程技术人员与安徽建筑工业学院科研人员共同组成。 综采面支架压力观测采用泰安尤洛卡自动化仪表有限公司生产的BBJ -Ⅰ综采支架工作阻力远距离监测计算机系统进行自动监控，可以轻松实现远距离实时通讯，地面计算机实时监测；其它的观测站每天三班各观测一次。并且每班描述工作面的一些重要显现特征，若发现异常情况及时汇报。 每班的数据及时整理、记录。如果发现工作面出现异常情况及时向矿领导汇报，共同研究对策。 2.3 BBJ-Ⅰ矿压自动监控系统 泰安尤洛卡自动化仪表有限公司生产的BBJ -Ⅰ综采支架工作阻力远距离监测计算机系统。该自动监控系统的突出特点如下 ① 可以轻松实现远距离实时通讯，地面计算机实时监测； ② 系统结构模块化（贯穿工作面和巷道只用一根拉力电缆、井下分机可无次序任意扩展、单一本安电源供电、供电和信号传输共用一条电缆）； ③ 井下分机由独立的微处理器（CPU）控制，具有压力数字显示和工作状态指示。防水、防潮、耐冲击。 ④ 系统故障自诊断。 表2 系统的主要技术指标 巡测周期 通讯方式 系统分机容量 通讯距离 巡测精度 传感器量程 ≤5S 异步串行通讯，1200bps 1-32台（0～96个测点） ﹤10km 2.5 0-60MPa 2.4 回采工作面矿压观测设计 沿工作面倾向在工作面布置测站，共设置10个测点，分别是第一号测站（第4架），距离下顺槽6米，第二号测站（第14架）、第三号测站（第24架）、第四号测站（第34架）、第五号测站（第44架）、第六号测站（第54架）、第七号测站（第64架）、第八号测站（第74架）、第九号测站（第84架），第十号测站（第89架），每架在前柱与后柱各装一块综采压力自记仪，对前柱与后柱阻力进行测试。 2.5 工作面回采巷道矿压观测设计 2.5.1 测站布置 测站布置在工作面前方，设三个测站，第一个测站距工作面45米，第二个测站距工作面60米，第三个测站距工作面80米。每个测站设置三个测点，测点间距为1m，如图2所示。 2.5.2测点安设 为便于观测，测点设在顶板稳定、支架完好、两帮整齐、底板平坦处，由于巷道周围各点的移动值不尽相同，所以各观测点在观测断面内的空间位置应力求一致，以减少观测资料中产生的偏差。测点安设方法先在顶板上打入一个直径20mm、长度400mm作为测量基准点的钢钎，打入深度为300350mm，再在顶、底板垂线方向以同样的方法在底板设基点。 两帮观测基点的安设方法与顶底板基本相同，观测截面内各对测点在同一平面上。 2.5.3 测点布置方式 考虑到巷道顶、底板和两帮都可能受采动影响产生变形，测点布置方式采用十字布置，如图3所示。在巷道顶、底板跨度中心布置一对测点，用来观测顶、底板移近量及两帮的移动量。 图2 6123工作面上顺槽测站布置示意图 图3 6123工作面上顺槽测站布置示意图 3、矿压观测的任务 现场观测实质是进行调查研究，所以基础资科、数据与图表的收集工作要放在首位。矿压显现是自然地质条件与生产技术因素综合作用的结果。研究矿压问题要尽可能多地收集地质与技术资料，并在汇总大量资料的基础上，找出矿压显现与这些因素的函数关系，为生产服务。 3.1 矿压观测的目的 6123工作面矿压观测目的主要是对该面的矿压显现规律和支架工作性能两个方面进行研究。对矿压显现规律的研究是为了落实到对支架工作性能的研究上来。例如，合理选用液压支架，必须弄清所采煤层的顶板岩石性质、顶板活动规律、矿山压力大小、顶板初次来压及周期来压强度等，这是确定支架参数的主要依据。研究矿压显现规律还对日常生产起到指导作用。例如，确定各种生产技术及自然地质条件对顶板管理的影响作用，从而得出改进顶板管理的途径，提高生产效率。研究矿压显现规律还包括分析矿压显现各种影响因素的作用，例如，根据大量观测资料分析采高、采深、顶板强度等对支架阻力的影响。在这样的基础上来为6煤层选用合适的自移支架架型，合理的参数，包括创制新型支架确定其结构与参数。一般常见的研究任务包括对比同一工作面不同架型的使用效果和同一工作面同一支架不同阻力的比较以及相同支架不同工作面的比较等等。 3.2 6123工作面观测的任务主要包括 （1）地质及生产技术资料的收集 所要收集的资料包括煤层开采深度、采厚及其变化范围、倾角、局部地质构造、顶底板岩层物理力学性质及其详细柱状图，其中应注明岩层岩性与分层厚度、节理、裂隙、煤层结构与强度等等。属于生产技术的有采区内工作面位置与相邻采区或邻近煤层开采关系、回采工艺方式、采用的落煤机械、支架的性能与规格、工作面推进度等等。 （2）回风巷道断面收敛变形观测 主要是观测回风顺槽两帮与顶底在采动的影响下发生的收敛变形，根据得到的随着工作面推进时的不同变形速度，从中得到动压下巷道的变形规律，对回采巷道支架进行参数优化分析。 （3）顶底板岩层与煤层力学性质的测定 主要是测定所采煤岩层的各种性质，主要包括抗压强度、抗拉强度与弹性摸量等，还包括岩体应力的观测以及深部围岩移动观测等。 （4）工作面顶板状况和老塘冒落特征观测 工作面顶板在采动影响下，发生变形、位移、破裂及冒落是自然地质条件与生产技术因素综合影响的结果。应该认真分析研究，找出顶板破坏程度与各种因素的关系。如将顶板各种破坏程度例如冒顶面积、冒高、片帮深浅、台阶落差、裂隙方位与张开程度、顶板切顶线位置等进行量测统计，从中获得一定的规律，用以分析顶板管理的技术措施是否有效，比较不同架型与工作阻力对顶板状态的影响等等。 （5）支架工作阻力、下缩与顶板下沉的观测 回采工作面支架载荷与立柱下缩及顶板下沉的观测简称“三量”观测。“三量”是衡量矿压显现的十分重要的指标。顶板下沉可以反映工作面顶板状况好坏，下沉速度可以反映工作面顶板来压的高峰状态；工作阻力与立柱下缩是设计支架的依据，也是判断顶板压力大小的根据。 3.3 6123工作面观测采用现场观测方法 主要是在生产现场对矿压显现征象进行观测和记录，同时利用各种仪表工具量测岩体应力、变形、位移、顶底板破坏、支架受载及压缩等，从而分析得出地质、生产技术因素与矿压显现的经验函数关系，用以解决具体生产技术问题。在汇总大量观测数据与调查资料的基础上，总结出矿压显现规律。 4 观测的起止时间 本次矿压观测从11月20日开始，经过初次来压和5个周期来压后结束。