大采高综采工作面矿压显现规律数值模拟研究

浅析大采高采煤方法在综采工作面的应用

煤炭是我国重要的基础能源和重要原料，煤炭工业的发展支撑了国民经济的快速发展。随着综采设备制造技术的飞速发展，我国采煤方法已趋成熟，放顶煤采煤的应用在不断扩展，应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高。设备的可靠性得到保证，有力的推动了大采高综采技术的发展，带来了新一轮采煤技术的革命。本文论述了大采高采煤方法在煤炭企业生产中的应用。

标签：大采高；煤炭企业；综采工作面

开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术以提高工作面单产和生产集中化为核心，以提高效率和经济效益为目标，研究开发各种条件下的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺。发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化，进步改进工艺和装备，提高应用水平和扩大应用范围，提高采煤机械化的程度和水平。在采煤机械化程度日益提高的今天，选用先进的采煤技术已成为保障煤矿企业安全高效生产的必由之路。

1 大采高技术发展现状

1.1 在国内的应用发展情况

我国国有重点煤矿厚煤层储量占44%，而厚煤层产量占45%以上，绝大多数高产高效矿井是在以厚煤层开采为主的生产条件下实现的。目前，我国重点煤矿厚煤层开采方法主要有综采放顶煤开采和大采高综采两种。

放顶煤开采虽然已经在我国发展成为一种厚煤层高产高效采煤方法，广泛应用于5～15m厚煤层一次采全高，但仍有许多难以解决技术难题。对于4～6m的稳定厚煤层，大采高综采具有更好的技术经济优势。

1.2 高效综采的快速发展

我国煤炭为主的能源结构和当前煤炭需求快速增长，高效综采也将成为能源开发技术重要的竞争领域一次采全高工作面的循环进度主要考虑采煤机的截深，放顶煤开采工作面的循环进度.考虑采煤机截深和放煤步距。近年来，高产高效矿井能够普遍采用0.8m和 1.om截深，有力保证了矿井生产能力的提高。实际生产中，截深的确定首先考虑煤层地质条件的影响，其考虑因素包括：工作面顶板的破碎程度、工作面煤质（硬度、节理层理发育程度）、煤层的瓦斯含量等。

矿压观测在大采高综采工作面的应用

随着市场经济的发展，煤炭工业日趋向大型化、集中化、高产高效方向发展，建设高产高效矿井、提高矿井经济效益已成为煤矿企业的基本经营理念，尤其是市场经济的激励机制极大地促进了采煤技术与装备水平的快速发展。目前，大采高综采工艺以其高产量、高效率的优势取得了我国大型煤炭企业的青睐。神东公司的大柳塔矿、补连塔矿、活鸡兔矿和榆家梁矿，晋城煤业集团寺河矿就是使用引进国外大采高装备技术的特大型矿井，在引进国外大采高装备后，综采工作面最高日产量达到1.6万吨，获得了巨大成功。同时巷道的支护方式也由传统的金属棚支护逐步转为锚杆支护。

由于采煤技术和装备改变以及巷道支护形式的改变，传统意义上由综采工作面的矿压观测所总结出的结论和规律已不适合大采高综采工作面。为了总结出大采高综采工作面的矿压观测规律，制定本矿压的顶板分类标准，为采区设计、巷道布置、煤柱留设、设备选型、支护设计和顶板管理提供可靠参数和技术依据，有必要专门对大采高综采工作面进行矿压观测。通过对大采高综采工作面的矿压观测，进一步分析液压支架在本煤层的适应性、架型选择、支架初撑力和支护阻力等参数的评定，为选用和研制大采高液压支架提供技术依据，为改进现使用的支架提出建议，逐步提高大采高液压支架的技术经济指标，最为重要的是为大采高综采工作面安全快速的末采撤架搬家提供技术支持。

现以晋城煤业集团寺河矿2301大采高综采工作面和2302大采高综采工作面的矿压观测内容为例介绍如下：

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。（5）对采煤工作面支护质量进行监测，任务包括监测日常生产过程中支架的支护质量、围岩移动概况、不安全隐患因素等，以达到安全生产可靠的目的，在保证顶板安全的前提下充分发挥综采液压支架的优势。（6）掌握巷道支架与围岩的相互关系，其任务包括提出合理的围岩松动范围、确定合理的巷道支护型式和支护参数。（7）研究掌握采动影响和支撑压力的分布规律，其任务包括确定回采巷道的支护参数、确定煤壁前方巷道合理的维护范围、确定工作面的端头支护的技术措施等，以保证安全生产、提高资源的回收率、提高技术经济效果等。

采空区下大采高综放工作面初次矿压显现　究　

邵力白俊豪张海洋（中国神华神东煤炭集团布尔台煤矿，内蒙古鄂尔多斯０１７２０９）　

摘要：为了确保采空区下大采高综放工作面的安全高效生产，本文采用现场实测和理论分析的方法，研究分析了采空区下大采　高综放工作面初次显现规律，并分析了工作面设备的适应性。研究结果表明，工作面直接顶初次垮落步距为１２．６５ｍ，老顶初次来压　步距为４８．４ｍ；动载系数平均为１．３２５，来压期间煤壁片帮严重，支架多发生台阶式下沉。最后根据分析结果，制定了周期来压期间合　理的生产技术措施，确保了工作面的安全高效生产。　关键词：采空区下；大采高综放；初次矿压　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—０１５５．２０１３．０３．０３２　中图分类号：Ｆ４２４．６；ＴＤ３２　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００８—０１５５（２０１３）０３—００６３—０２　

神东布尔台煤矿是一座年产能达２０Ｍｔ／ａ的特大　

型高严高效矿井，为了实现矿井的高产能，造成一个盘　区内同时开采上部２２煤和下部４２煤的状况。布尔台　

煤矿４２１０３工作是一个典型的采空区下大采高综放工　

作面，本文采用现场实测和理论分析的手段，详细研究　

４２１０３：［作面的初次矿压显现规律，分析工作面初次来　

压强度、矿压显现特征以及工作面设备的适应性，并提　出了针对性的控制管理技术措施，保证了周期来压期　

间安全高效生产，为布尔台煤矿及神东集团公司类似　条件下的工作面初采提供了工程示范。　

１工程地质及生产条件　布尔台煤矿４２１０３工作面回采４２煤，煤层倾角１　

—３。，平均煤厚为６．７ｍ，煤层变异指数较小，为稳定煤　

层；煤层埋藏深度为３４８．１ｎｌ～４１０．７ｍ，工作面上方为　

２２１０３工作面采空区，煤层间距为３５ｍ一７７ｍ；工作面面　

长２３０ｍ，工作面推进长度为５２４２．５ｍ。　４２１０３工作面采用双向割煤方式，一采一放单轮顺　

序放煤的回采工艺方式。采煤机截深０．８６５ｍ，放煤步