劉月文

（大同煤礦集團(tuán) 同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司，山西 大同 037101）

1 工作面的概況

三道溝煤礦工作面沿煤層傾向布置，工作面順槽沿煤層走向布置，工作面布置了一條膠運(yùn)順槽和一條回風(fēng)順槽。工作面煤層厚度平均6.6 m。內(nèi)煤層地質(zhì)構(gòu)造簡單，層內(nèi)發(fā)育寬緩的波狀起伏。工作面預(yù)計(jì)正常涌水量1 m3/h，最大涌水量3 m3/h，突水量68 m3/h。工作面頂?shù)装迩闆r，如表1所示。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r表

2 工作面支架的工作阻力觀測

經(jīng)對工作面現(xiàn)場礦壓觀測，掌握工作面頂板活動(dòng)規(guī)律，了解工作面支架工作狀況、初次及周期來壓步距等情況，獲得大采高工作面開采的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。

2.1 觀測儀器及布置方案

工作面支架阻力采用ZYDC-3型支架壓力自測儀，在線測定支架工作阻力與活柱縮量。工作面全長設(shè)3個(gè)測區(qū)。第一測區(qū)設(shè)在5號、6號架；第二測區(qū)設(shè)在工作面中部的72號、73號、74號、75號架；第三測區(qū)設(shè)在143號、144號架。每個(gè)液壓支架上安裝一塊雙通道在線傳輸壓力監(jiān)測記錄儀，一個(gè)孔接在左立柱上，一個(gè)孔接在右立柱上；活柱縮量傳感器安裝在右立柱上。每一臺測壓儀同時(shí)記錄液壓支架的工作阻力和活柱縮量。采樣周期為5 min，用數(shù)據(jù)采集儀每兩天采集一次，到地面輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。工作面測點(diǎn)布置，見圖1。

圖1 工作面支架壓力監(jiān)測儀表布置圖

2.2 工作面礦壓規(guī)律實(shí)測分析

1）直接頂初次垮落。根據(jù)工作面的實(shí)際情況，推進(jìn)初期需要進(jìn)行人工強(qiáng)制放頂，針對頂板和支架的具體情況，優(yōu)化爆破參數(shù)，使之減小采空區(qū)基本頂懸頂?shù)拈L度，通過初次來壓的強(qiáng)制放頂，滿足老塘冒落支撐點(diǎn)的“給定變形”條件，以保證工作面的安全高效開采。

2）基本頂?shù)某醮螖嗔鸭皝韷翰骄?。通過持續(xù)觀察工作面控制臺安尼德電液控制監(jiān)測支架右立柱壓力，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示此期間支架壓力一直維持在27 MPa左右，煤機(jī)過后壓力上升速度緩慢，期間頂板壓力不大。工作面推進(jìn)至71.8 m以前，支架載荷上升明顯。5月31日早班生產(chǎn)期間，工作面支架壓力顯著上升，有明顯片幫現(xiàn)象，此時(shí)工作面初次來壓，推進(jìn)3 m左右后來壓結(jié)束，工作面步距約75 m。

3）周期來壓。①來壓特點(diǎn)分析：工作面采用支架壓力和支架活柱縮量(頂板位移)同時(shí)監(jiān)測的儀器，中部測區(qū)4個(gè)測點(diǎn)支架壓力與活柱縮量數(shù)據(jù)，如表1-表4所示。從表可以看出，在7月2日17時(shí)53分后壓力突然降低，同時(shí)支架的活柱縮量增加30 mm，此時(shí)支架發(fā)生突然卸載，支架發(fā)生反彈，并在臨近的測點(diǎn)，73號、74號、75號支架同時(shí)出現(xiàn)了相同的壓力變化情況。由表看出，三道溝煤礦淺埋厚煤層采全高的壓力顯現(xiàn)特點(diǎn)：支架在每個(gè)來壓周期首先壓力緩慢持續(xù)增加，當(dāng)上部巖石碎裂以后，由于支架的工作阻力設(shè)計(jì)較大，沒有對支架產(chǎn)生沖擊，即支架沒有深埋煤層的壓力顯現(xiàn)特點(diǎn)，沒有壓力激增、活柱下縮的過程，相反由于上部巖石碎裂時(shí)支架所受巖石總荷載減小，使得支架工作阻力減小，支架發(fā)生反彈，活柱縮量增加。②周期來壓步距：由于工作面長295 m，各測站所測定的周期來壓是不同步的，分析周期來壓主要是依據(jù)中部測區(qū)4個(gè)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)。根據(jù)以上礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)，從2012年6月30日至2012年7月31日工作面測壓儀顯示的數(shù)據(jù)分析，在此時(shí)間段共有11次來壓過程，各周期來壓時(shí)間及步距如表5所示。根據(jù)以上分析初步判定工作面的基本頂來壓周期為17.5～25.8 m，平均22.7 m。③工作面支架工作阻力分析：實(shí)測10組液壓支架工作阻力最大值如表6所示。表中P0為支架初撐力，Pm為支架工作最大阻力、Pt為支架時(shí)間加權(quán)平均阻力。據(jù)表分析，初撐力平均值12 838 kN，為額定值的83.04%，分布在12 000～15 000 kN之間的占69.9%，最大值16 400 kN；最大工作阻力平均值13 412 kN，為額定值的74.5%，分布在12 000～16 000 kN之間的占70.6%，最大值14 500 kN；時(shí)間加權(quán)平均阻力平均值11 849 kN，為額定值的65.83%，分布在12 000～15 000 kN之間的占70.5%，最大值16 590 kN，相當(dāng)于額定阻力的92.26%。

表1 72號支架壓力與活柱縮量變化表

表2 73號支架壓力與活柱縮量變化表

表3 74號支架壓力與活柱縮量變化表

表4 75號支架壓力與活柱縮量變化表

3 結(jié)論

實(shí)測結(jié)果表明，工作面初次來壓步距75 m，周期來壓步距約22.7 m，支架初撐力平均值12 838 kN，為額定值的83.04%；最大工作阻力平均值13 412 kN，為額定值的74.5%，時(shí)間加權(quán)平均阻力平均值11 849 kN，為額定值的65.83%。