厚冲积层浅埋深综放采场矿压显现基本规律与围岩控制
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矿山压力与灾害控制浅埋煤层工作面矿压显现规律实测分析及控制研究何正刚(北京天地玛珂电液控制系统有限公司,北京100013)[摘要]基于沙坪矿18204综采工作面回采期间各测站采集的支架工作阻力数据,分析初次来压时支架压死的事故原因,得出浅埋单一关键层条件下,顶板初次来压期间中部支架工作阻力普遍高于两端支架阻力,动载系数较大,覆岩整体破断裂隙直接贯通地表的矿压显现特征。
通过FlAC 3D和UDEC 数值模拟软件,模拟分析不同推进速度下矿压显现规律,提出通过缩短工作面长度和加快推进速度可明显减小工作面超前支承压力和影响范围,降低煤壁水平位移量,并得到了现场的验证,为浅埋单一关键层下煤层的安全开采提供有益参考。
[关键词]浅埋深;矿压显现规律;初次来压;推进速度[中图分类号]TD323[文献标识码]A[文章编号]1006-6225(2015)01-0082-04Underground Pressure Behavior Analysis of Mining Face inShallow-buried Coal-seam and Its ControlHE Zheng-gang(BeijingTiandi Ma'ke Electro-hydraulic Control System Co.,Ltd.,Beijing 100013,China )Abstract :The cause of powered support crushing in first weighting of 18204full-mechanized mining face in Shaping Colliery was ana-lyzed on the basis of working resistance data of powered support.It was obtained that working resistance of middle powered supports was generally larger than those at the two-end of mining face ,dynamical load coefficient was large ,and the mining fissures of surrounding rock reached surface.Underground pressure behaviors rule under different mining speeds were simulated with FLAC3D and UDEC.It was put forward that advanced abutment pressure ,its influence range and horizontal displacement of coal-wall could be reduced obvi-ously by shortening face length and increasing mining speed ,which was proved by practice.This provided reference for safe mining un-der shallow-buried single key strata.Keywords :shallow buried depth ;underground pressure behavior rule ;first roof weighting ;mining speed[收稿日期]2014-06-10[DOI ]10.13532/11-3677/td.2015.01.024[基金项目]国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2010CB226806)[作者简介]何正刚(1983-),男,内蒙古呼和浩特人,工程师,主要从事电液控制系统方面研究工作。
巨厚砾岩层下综放采场矿压显现规律翟新献;别小飞;张帅;任永康【摘要】巨厚砾岩层下综放采场矿压显现规律研究对于采场围岩控制和安全生产具有重要的现实意义.采用理论分析和义马矿区千秋煤矿矿压观测方法进行研究,得出结论为:综放工作面围岩可控程度属于难控围岩,即采场顶底板围岩控制困难.选出了ZF7000-18/28型放顶煤基本支架及其综放面合理配套设备;现场观测研究了综放面矿压显现规律,得出了采场顶板来压步距、来压强度等参数.采场矿压显现明显,不同区域来压具有不一致性.顶板周期来压时支架循环末工作阻力最大值为4 307.70 kN,为支架额定工作阻力的61.54%.因此,采场支架可靠性能较高,现场应用试验效果显著,矿井实现了“一井一面”生产模式,推动了安全高效矿井建设.【期刊名称】《河南理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(033)003【总页数】5页(P266-270)【关键词】厚煤层;综放工作面;矿压显现;巨厚砾岩层【作者】翟新献;别小飞;张帅;任永康【作者单位】河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作454000;义马煤业集团股份有限公司千秋煤矿,河南三门峡472300;义马煤业集团股份有限公司千秋煤矿,河南三门峡472300;义马煤业集团股份有限公司千秋煤矿,河南三门峡472300【正文语种】中文【中图分类】TD3230 引言义马煤业集团股份有限公司千秋煤矿位于义马煤田中部,井田走向长4.0~ 8.5 km,倾斜宽1.4 ~ 4.0 km,井田面积 17.986 km2.2011 年矿井核定生产能力为210万t/a,开采侏罗系2-1和2-3缓倾斜特厚煤层,井田深部两煤层合并成为单一厚煤层,简称2-3号煤层.井田构造较简单属于单斜构造,煤层走向近东西、倾向南.井田采用立井双水平采区上下山开拓方式.目前矿井采深达到800 m,采用走向长壁综放采煤法开采.千秋煤矿开采的侏罗系煤系地层上方的地层依次为白垩系、第三系和第四系.据钻孔揭露,井田内第四系和第三系地层平均厚度为15.0,5.5 m,表土覆盖层薄,局部基岩出露.井田地形属于低山丘陵地貌,整个井田呈南高北低的形态,井田北部较平坦.据4005号和3903号钻孔揭露,2-3号煤层上方覆盖厚度超过400 m的巨厚砾岩层,该砾岩层分上位白垩系砾岩层和下位上侏罗统砾岩层,中间为破碎带不整合面,该砾岩层称为巨厚砾岩层.该岩层中砾石成分以石英砂岩和灰岩为主,其次为火成岩,砾石大小不一,磨圆较好,球度一般;泥质和钙质胶结,以泥质为主.巨厚砾岩层整体性能好,强度较高,上覆表土层较薄,局部砾岩层出露.该岩层运动时将会对地表产生影响,为2-3煤层上覆岩层的主关键层.综放面上覆巨厚砾岩层随着采面的推进出现大面积的悬顶而不垮落;当采面推进到数百米时,大面积悬顶的砾岩层内聚集大量的弹性能,瞬间垮落时有可能诱导矿震或冲击地压等矿山动力灾害,严重影响到综放面的安全高效生产[1-6],因此,研究千秋煤矿巨厚砾岩层下综放面矿压显现规律,对于综放采场围岩控制和安全生产具有重要的现实意义.1 采场围岩稳定性分类1.1 综放工作面简介21141综放面为走向长壁一次采全高综采放顶煤工作面,采面平面布置如图1所示.该面北邻21121采空区,南邻未开采的 21161综放面.21141综放面平均采深665 m,走向长1484.7 m,倾斜长130 m,面积193011 m2.开采2-3号煤层,煤层倾角10 ~14°.煤层厚 16.03 ~ 24.73 m,平均厚21.11 m,属于较稳定特厚煤层.煤层单轴抗压强度18.61 MPa,属于中硬煤层.煤层结构复杂,含夹矸4~7层.煤种为易自燃长烟煤.煤层直接顶为厚23.02 ~ 27.63 m,平均25.44 m 的泥岩砂质、泥岩;老顶为厚6.45 m的细砂岩层;直接底为含碳质的煤矸互层,强度较低.1.2 围岩分类千秋煤矿2-3煤层围岩物理力学性质试验结果如表1所示.以21141综放面煤层赋存地质条件为工程背景,依据我国缓倾斜煤层采场围岩稳定性分类方案,对千秋煤矿综放采场围岩进行稳定性分类.表1 2-3煤层围岩物理力学参数测试结果Tab.1 Test results of physical and mechanical parameters of surrounding rocks for coal seam 2-3最大值均值密度/(kg·m-3) 2.74 ×103~3.10×103 2.96×1032.46×103~2.56 ×103 2.52 ×1032.66×103~2.81×103 2.72×10参数名称直接顶(泥岩砂质) 基本底(砾岩)上覆巨厚砾岩层最小值~最大值均值最小值~最大值均值最小值~3抗拉强度/MPa 1.79 ~2.79 2.29 1.41 ~2.98 2.13抗压强度/MPa 49.37 ~124.61 84.61 33.66 ~54.52 44.15 30.64 ~95.67 57.03弹性模量/GPa 22.62 ~38.81 31.11 7.11 ~16.57 13.00 14.94 ~63.38 31.83泊松比μ 0.23 ~0.80 0.40 0.22 ~1.13 0.50 0.20 ~0.80 0.46内聚力/GPa 25.01 16.05 21.12内摩擦角/(°)40.20 35.00 43.40(1)直接顶分类.根据2-3煤层直接顶岩层为泥质砂岩和泥岩,平均抗压强度较高,但具有岩层节理裂隙发育以及分层厚度小等特征.计算出直接顶初次垮落步距,作为直接顶分类指标.直接顶初次垮落步距Lr为式中:Lr为直接顶初次垮落步距,m;Rci为下位直接顶泥质砂岩岩石单向抗压强度,84.0 MPa;Cz为综合弱化常数,0.3;hci为直接顶分层厚度,0.2~ 0.4 m.根据直接顶分类方案可知,21141综放面直接顶属于2a类(中等稳定类)顶板. (2)基本顶分级.21141综放面基本顶初次来压当量Pe计算式为式中:Pe为基本顶初次来压当量,kN/m2;Lf为基本顶初次来压步距,实测值为41.5 m;hm为综放面采高,即割煤高度与放出顶煤厚度之和,煤层平均厚度为21.11 m.通常初采期间综放工作面顶煤不放或少放,顶煤放出率按50%计算,则煤层实际采高为 hm=2.6+(21.11 -2.6)×50%=11.855 m;N为直接顶充填系数(直接顶厚hi与煤层采高hm的比值),直接顶厚度hi=25.44 m,N=hi/hm=25.44/11.855=2.146.根据基本顶初次来压当量Pe值可知,综放工作面基本顶来压属于Ⅳb级(来压强烈)的顶板.(3)底板分类.根据21141综放面煤层底板为煤矸互层、碳质泥岩、泥岩、含砾泥岩和粉砂岩的特点,煤层底板自上而下为煤矸互层,厚度为0~4.61 m、碳质泥岩厚度为 0.1 ~0.42 m、泥岩厚度为0.30~0.77 m,所以综放面底板属于Ⅰ类(极软)的底板,底板允许载荷强度小于3.0 MPa.1.3 围岩可控程度依据21141综放面直接顶(2a类)、老顶(Ⅳb级)和底板(Ⅰ类)类级的组合,可知该工作面围岩可控程度属于难控围岩(G12),即采场顶底板围岩控制困难.因此,千秋煤矿2-3煤层围岩条件下,采场应采用重型支撑掩护式或强力支撑掩护式液压支架控制来提高支架对顶板的控制能力,适应顶板来压强度高的要求,进行安全高效综放开采.1.4 采场支架及其配套设备大量现场观测表明,同一厚煤层放顶煤开采时支架工作阻力小于顶分层综合机械化开采时支架工作阻力[7-8],因此,2-3煤层综放开采时支架工作阻力,可以参照顶分层综采时支架工作阻力进行计算.2-3煤层综放开采支架额定支护强度为式中:Ps为支架额定支护强度,kN/m2;hm为顶分层开采时的采高,2.6 m;Lp为老顶周期来压步距,实测值为20.07 m;Bc为支架控顶宽度(顶梁长度加上梁端距),Bc=7.27+0.34=7.61 m;N为直接顶充填系数(直接顶厚度与煤层采高的比值),N=25.44/2.6=9.78.事实上,依据我国采煤工作面质量标准规定,2-3号煤层顶分层开采时,采面支架合理工作阻力需要能够承受8倍采高岩石重量,则采面支护强度Ps为式中:γγ为顶板岩石平均体积重力,26 kN/m3;hm为顶分层开采时的采高,2.6 m.2-3号煤层综放开采时,放顶煤开采时放顶煤支架额定支护强度,可以按照顶分层开采时综采支架的支护强度进行计算,所以综放开采时支架额定工作阻力为式中:Fs为支架最小额定工作阻力,kN;Ps为支架额定支护强度下限,557.5kN/m2;Sc为支架中心距,1.50 m;Ks为支架支撑效率,90%.根据综放开采围岩控制设计支护参数,结合千秋煤矿综放开采支架额定工作阻力6859 kN,依据长壁工作面液压支架型式和参数行业规范,以及目前综采工作面支架的发展趋势,选用ZF7000-18/28型重型放顶煤液压支架,支架初撑力5764 kN,额定工作阻力7000 kN,额定支护强度为1.03 ~1.05 MPa.21141综放面采煤工艺为:采煤机端头斜切进刀→割煤→移架→推前部输送机→放顶煤→拉后部运输机.综采面配套设备为:MG630WD采煤机;ZF7000-20/30型基本支架,6架ZFG7200-21/30型排头架和2架ZTF7000-20/30型端头支架.采面基本支架间距1.5 m,最大控顶距为8.51 m,最小控顶距为7.61 m.综放面前后部各铺设1部SGZ-800/630型刮板输送机.采面下端运输平巷各铺设1部SZZ-800/250型转载机、PCM200型破碎机和SSJ-1200A(M)型胶带输送机,实行连续运煤.回风平巷内安装2台BPW320/10M喷雾泵和2台DRB-400/31.5乳化液泵.综放面采用割煤工艺与放煤工艺交叉作业,实行多轮顺序间隔放煤工艺.采用“一刀一放”,放煤步距为0.6 m.2 综放工作面矿压观测2.1 矿压观测方法选定21141综放面作为矿压观测面.在工作面上、中部以及下部布置6个观测站,从采面上端到下端分别对应于62号、52号、42号、32号、22号、12号液压支架.利用ZYDC-1型综采支架监测系统,进行连续在线监测.监测支架前后立柱工作阻力随采面推进和时间的变化而改变.在此基础上分析支架时间加权工作阻力、循环末工作阻力以及支架工作阻力分布频率等参数,确定采面顶板来压步距和来压强度等有关参数,判断支架合理工况,总结出采场矿压显现基本规律.2.2 矿压观测结果图2为综放面采面中部32号支架处支架时间加权平均工作阻力,随工作面推进距离变化曲线.实测支架平均工作阻力Pt为2516.77 kN,均方差σp为648.19 kN.以支架最大工作阻力Pm=pt+σp=3165.45 kN作为判断采面顶板来压的临界值,得到采面顶板来压参数如表2所示.由表2可知,综放面32号支架区域顶板周期来压步距17.25 ~ 23.45 m,平均值19.74 m;来压期间影响范围1.4~4.5 m;反映顶板来压强度的动载系数为1.19 ~ 1.76,平均 1.40.采面顶板来压期间支架最大工作阻力平均为3634.84 kN,时间加权平均工作阻力平均值为3519.68 kN,分别为支架额定工作阻力(7000 kN)的51.93%和50.28%.表2 2-3煤层围岩物理力学参数测试结果Tab.2 Test results of physical and mechanical parameters of surrounding rocks for coal seam 2-3周期来压序号来压步距 /m 影响范围/m 支架工作阻力/kN来压期间Pm 来压期间Pt 非来压期间Pm非来压期间Pt动载系数Km Kt K 平.35 1.76 1.55217.25 2.20 3538.47 3538.47 2832.82 2472.05 1.25 1.43 1.34323.45 4.50 3574.34 3574.34 3123.04 2477.00 1.14 1.44 1.29418.65 1.40 3818.90 3365.99 3204.65 2615.46 1.19 1.29 1.24518.20 2.40 3590.68 3500.11 2707.72 1933.09 1.33 1.81 1.57平均 19.74 2.58 3634.84 3519.68 2915.64 2310.81 1.121.15 2.40 3651.82 3619.47 2709.97 2056.45 125 1.55 1.40表3为综放面上、中、下部不同区间矿压显现参数.综放面顶板来压具有不一致性.采面从上部到下部平均周期来压步距依次为19.22,19.79,19.48,19.74,21.44,20.75 m,周期来压步距为16.2 ~ 27.45 m,平均 20.07 m.采面顶板来压期间影响范围为2.09~2.58 m.利用支架时间加权平均工作阻力和循环末支架工作阻力,分别得到顶板来压动载系数Kt和Km来反映顶板来压强度,计算结果表明,Km为 1.10 ~ 1.35;Kt为 1.29~1.67.从上部到下部采场顶板来压动载系数平均值依次为 1.45,1.45,1.51,1.40,1.28,1.20,平均为1.38,由此可知工作面中上部顶板来压期间,顶板运动剧烈,来压强度较大;采场下部顶板运动相对缓和.该现象与观测面上侧为采空区、下侧为实体煤的边界条件相对应.统计表明,顶板来压期间采面支架循环末工作阻力平均值3441.49 kN,而时间加权平均工作阻力平均值3349.87 kN,分别为支架额定工作阻力的49.16%和47.86%;顶板周期来压时支架循环末工作阻力最大值为4307.70 kN,为支架额定工作阻力的61.54%,因此,采面支架工作阻力富裕系数较大,支架可靠性能较高. 2009年10月至2011年12月,ZF7000-18/28型放顶煤液压支架及其配套设备在千秋煤矿21141综放面进行了试验和推广应用,采面正常推进速度为 45.4 m/月,单产 17.29 万 t/月,年产达230万t.顶板来压期间支架未出现压死事故,采面设备运转正常,实现矿井的安全高效生产.表3 不同区间综放面矿压显现参数Tab.3 Parameters of strata behaviors at different coal face areas3 结论(1)对2-3煤层综放面围岩稳定性和可控程度进行了分类,提出了采场支架型式和支护主要参数.研究结果,表明2-3煤层围岩属于难控围岩类型,采用重型放顶煤支架进行围岩控制,计算了支架合理工作阻力,选出了ZF7000-18/28型支撑掩护式放顶煤基本支架及其综放面配套设备,并现场进行应用试验,实现了“一井一面”矿井生产模式.(2)研究了综放面矿压显现规律和来压参数.综放面周期来压步距16.2~27.45 m,平均值为20.07 m.采面上部来压强烈、下部来压较缓和;动载系数为1.24 ~1.53,平均为 1.38.顶板来压期间采面支架循环末分别为支架额定工作阻力的49.16%和47.86%;顶板周期来压时支架循环末工作阻力最大值为4307.70 kN,为支架额定工作阻力的61.54%,因此采面支架工作阻力富裕系数较大,支架可靠性能较高.参考文献:[1]姜福兴,王同旭,汪华君.四面采空“孤岛”综放采场矿压控制的研究与实践[J].岩土工程学报,2005,27(9):1101-1104.[2]别小飞,郝其林,王保松.综放工作面冲击地压综合防治技术探讨[J].中州煤炭,2010,32(8):114-115.[3]杜青炎,杨超.孤岛巨厚砾岩层冲击地压预测预报及综合防治[J].中州煤炭,2010,32(7):93-95.[4]陈立伟,裴蓓.影响综放工作面回采率的因素研究[J].河南理工大学学报:自然科学版,2010,29(1):28-32.[5]褚廷湘,余明高,杨胜强.基于FLUENT的采空区流场数值模拟分析及实践[J].河南理工大学学报:自然科学版,2010,29(3):298-235.[6]高建良,王海生.综采支架对采空区流场的影响[J].河南理工大学学报:自然科学版,2010,29(4):444-448.[7]翟新献,田昌盛.易自燃煤层综放开采理论与技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2008:126-141.[8]李永生,曾绍友,康全玉,等.复杂条件老矿井安全高效生产关键技术研究[M].北京:科学出版社,2012:106-130.。
一概念:1、矿山压力:开掘巷道或进行回采工作时,破坏了原来的应力平衡状态,引起岩体内部的应力重新分布,直至形成新的平衡状态。
这种由于矿山开采活动的影响,在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力定义为矿山压力。
2、矿山压力显现:在矿山压力作用下,会引起各种力学现象,如岩体的变形、破坏、塌落,支护物的变形、破坏、折损,以及在掩体中产生的动力现象。
这些由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象,统称为矿山压力显现。
3、矿山压力控制:为使矿山压力显现不致影响采矿工作正常进行和保障安全生产、必须采取各种技术措施吧矿山压力显现控制在一定范围内。
对于有利于采矿生产的矿山压力也应当合理利用,所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法,均叫做矿山压力控制。
4、原岩应力:存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力,也称为岩体初始应绝对应力或地应力。
5、支承压力:在岩体内开掘巷道后,巷道围岩必然出现应力重新分布,一般将巷道两侧改变后的切应力增高部分称为支撑应力。
6、老顶:通常吧位于直接顶之上(有时直接位于煤层之上)对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层称为老顶。
7、直接顶:一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。
8、直接顶初次垮落:煤层开采后,将首先引起直接顶的垮落。
回采工作面从开切眼开始向前推进,直接顶悬露面积增大,当达到其极限跨距时开始垮落。
直接顶的第一次大面积垮落称为直接顶初次垮落。
9、顶板下沉量:一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量。
随着工作面推进,顶底板处于不断引进的状态。
由于在缓斜及倾斜工作面底板鼓起量比较小,因而常常可以忽略不计,为此顶底板移近量简称为顶底板下沉量。
10、老顶初次来压:当老顶悬露达到极限跨距时,老顶断裂形成三铰拱式的平衡,同时发生已破断的岩块回转失稳(变形失稳)。
有时可能伴随滑落失稳(顶板的台阶下沉),从而导致工作面顶板的急剧下沉。
浅埋极近距离采空区下工作面矿压显现规律研究采空区的研究,一直是采矿工业灰发安全的关键,也是浅埋极近距离采空区系统学研究的重中之重。
本文从三方面研究工作面矿压显现规律,以期为改善采空区安全提供参考。
一、研究背景随着采空区深度的加深,其中存在的矿压危险也在增加,采空区安全受到严峻考验。
矿压显现规律研究是采空区安全研究的基础,了解矿压显现规律也有助于我们控制矿压的安全生产。
二、研究目的采矿工业灰发安全,浅埋极近距离采空区系统学研究,为改善采空区安全,本文以某工作面矿压显现规律研究为研究目标,探究矿压小于37kPa显现规律以及矿压大于37kPa显现规律。
三、研究进展和方法1.研究区域设立及安全措施:针对本次研究,选定某工作面的采空区,进行了现场考察,结合矿规及采空区安全矿压设定,提出本次研究的安全措施。
2.数据收集:研究期间,按照现场考察收集的矿脉布局及矿压数据进行分析,进行熔岩截头目视探测,充分挖掘出本次研究重点,记录矿压数据,整理建立出统一的规律数据,以及其他数据收集,主要通过井下实验室对采空区矿压进行实时监测。
3.数据处理:使用统计分析的方法,对统一的矿压数据进行分析,分析矿压小于37kPa显现规律以及矿压大于37kPa显现规律,反复推理,以达到合理分析最终结果。
四、研究结果1.矿压小于37kPa显现规律:研究结果表明,矿压小于37kPa,是由矿脉构成,矿压状态处于维持状态,以及体积改变引起的矿压设计和管理,受到外界影响最小;2.矿压大于37kPa显现规律:研究结果表明,矿压大于37kPa,会受到内、外环境的影响,例如空注渗流、爆炸或施工等,因此对矿压的显现会有一定的约束。
五、结论根据上述研究,可以得出以下结论:1. 矿压小于37kPa,受到外界影响最小;2.矿压大于37kPa,会受到内、外环境的影响,需要进行有效的监测和管理才能保证采空区安全。
本次研究可为采空区安全研究提供参考,为采空区安全改善提供依据。
厚煤层综采放顶煤开采矿压显现规律研究王文涛摘要:本文首先阐述了矿压测点布置及结果,接着分析了计算机数值模拟,最后对工作面支架适应性进行了探讨。
关键词:特厚煤层;综采;放顶煤开采;矿压显现规律;数值模拟引言:综采放顶煤技术作为一种地质条件如特厚煤层、较层中得到应用,并且在我国的经济效益和社会效益,但难题需要深入研究。
如特厚新的开采方法已在各厚煤层以及复杂厚煤个矿区都取得了较好时也面临着诸多技术层放顶煤开采的矿山压力显现规律还有待研究。
1矿压测点布置及结果分析1.1矿压观测点布置观测支架载荷变化是研究围岩应力分布的方法之一。
在工作面内侧将工作面按上、中、下3部分各设置1组测站,1。
测站距输送机机头15m,28测站距输送机机头75m,38测站距输送机机尾15m。
每1组测站选2架支架,每架支架安装2块圆图压力自记仪(前、后立柱各1块,前左后右),观测工作面内支承压力分布情况。
同时,在工作面回风巷内侧布置钻孔,设3组测站,分别为48测站、5。
测站和68测站,安装钻孔应力计,通过测量钻孔应力计读数,了解工作面超前支承压力分布与超前工作面距离的关系。
1.2工作面矿山压力现场观测结果1.2.1工作面支架平均工作阻力分布规律工作面各支架初撑力分布比较稳定。
其中,液压支架前柱占初撑力55%,后柱占45%。
沿工作面倾斜方向,支架的平均工作阻力呈现两端小、中间高的分布特征;沿推进方向,工作面支架前柱载荷约占载荷总量的54%,后柱占46%,前、后柱平均工作阻力分布比较合理,表明工作面顶板、端面管理较好,端面冒落、漏顶等现象较少。
1.2.2工作面超前支承压力分布规律巷道围岩变形反映了围岩受工作面采动影响的程度。
由于超前支承压力的作用,迫使巷道围岩发生变形、位移,通过钻孔测量,T2192支承压力峰值距煤壁距离为15m,应力微增区分布范围为100~150m。
1.2.3工作面来压规律根据工作面各测站观测和分析可以得出工作面来压规律。
浅谈综采放顶煤矿压显现规律本文对矿井四采区41105综放工作面矿压观测,揭示了四采区41105综放工作面顶板的活动规律。
标签:矿压观测顶板活动规律四采区41105综采工作面是我矿四采区的第三个放顶煤综采工作面,随着它的初采我们也进行了针对围岩条件有别于41101和41103放顶煤综采工作面的常规矿压观测,这次活动对于我们进一步深刻了解我矿放顶煤综采工作面的顶板活动规律有很大的意义。
1 工作面概况1.1 工作面四邻及围岩破坏情况四采区41105综放工作面位于我矿四采区南部,该工作面北部衔接矿井三条采区集中大巷,东部为下一步开采的41107设计工作面,西部为41103工作面采空区,工作面总体呈单斜构造,该面南北向布置,工作面9#煤已回采,现开采10+11#合并煤层,工作面切割巷附近分布有梁上庄、渔湾9#煤破坏区。
1.2 工作面参数及顶底板情况该工作面走向长度1050米,倾斜长度135米,煤层为太原组10+11#煤层,均厚7.77米,煤层平均4°左右,属近水平煤层。
煤容重1.4t/m3。
9#煤厚度1.59m,容重为1.35T/m3;9#煤顶板K2石灰岩厚度6.4m,容重为2.42T/m3;10#煤顶板页岩厚度1.5m,容重为2.41T/m3。
老顶为K2石灰岩,厚度6.4米。
深灰色,致密坚硬,抗压强度960kg/cm2。
直接底为铝土质泥岩,厚度7.69米,遇水变软膨胀,抗压强度126kg/cm2。
1.3 采煤方法该工作面采用走向长壁后退式采煤法,综合机械化采煤、放顶煤工艺,采用自然跨落法管理采空区顶板。
采高2.4m。
作业循环进度定为0.6m。
循环放煤步距确定为0.6m。
放顶煤厚度5.37m,一刀一放放煤法平均采放比:1:2.24。
最大控顶距为4670mm,最小控顶距为4070mm,放煤高度5.37m,放煤步距0.6m。
1.4 顶板管理方法该工作面采用ZF4200/16/26型支撑掩护式液压支架作为基本支架护顶。
厚冲积层浅埋深综放采场矿压显现基本规律与围岩控制[摘要]我们通过对厚冲积层浅埋深综放采场矿压规律的研究,并加强对现场
的安全管理,取得了满意的安全与生产效益。
【关键词】综放;采场;动压系数;大结构;岩梁
随着煤矿生产技术的发展,采面的综采、综放技术被逐渐推广应用。
尤其是近几年,随着西部大开发政策的深入,综采、综放技术已呈几何级数式的发展,这就必然带来管理上的深化。
顶板管理本就是煤矿现场管理的一大重点之一,回采面的顶板管理直接影响回采的安全与产量。
综采、综放技术被推广应用后,推进速度大大提高,矿井产量成数倍增长。
顶板管理更是一大不可稍有疏忽的课题。
但因地质条件不同,具体管理也随之有所差异。
具体原因是由顶板本身的地质条件及对顶板管理的不同而引起的。
对于山西省离石市大沟煤矿的具体管理具体如下。
一、概况
1、工作面位置及井上下关系
煤层名称:5层煤;水平名称:+820水平;采区名称:一采区
工作面名称:1503综放面(走向长—1200m;倾向长—120m;面积
—144000m2);地面标高:+940m~+955m;井下标高:+765~+778m。
地面位置:切眼位于雒家庄村以西处;切眼轨顺侧位于小南湖村正西600m 处;设计停采线轨顺侧位于大马厂村正西450m处。
井下位置及相邻关系:1503综放面位于一采区东北部,走向东北至西南方向,是一采区第三个采煤工作面。
东南邻原1502工作面,东北起切眼,以采区煤柱为界与敖则塔煤矿相邻;西南至设计停采线。
回采对地面设施的影响:工作面上方及塌陷影响范围内,回采后对矿区村庄、道路及山体稳定性均有影响。
2、煤层及顶底板
(1)煤层
该面所采5号煤层位于山西组下部,煤层厚度5.5~5.8m,平均5.65m,为全区稳定的可采煤层,煤层硬度f=2~3;煤层结构较简单,含l~2层夹矸,顶板多为砂质泥岩,底板大部为泥岩、砂质泥岩。
该煤层倾角较小,倾角60~80,属近水平开采。
5号主采煤层埋深为90m 左右,属浅埋深煤层。
浅埋深煤层根据地层结构的不同,对工作面来压影响也不同。
4号煤层位于山西组下部,煤层平均厚度1.0m,为局部可采煤层,与5号煤层间距为9m左右。
(2)顶底板
顶板多为砂质泥岩,底板大部为泥岩、砂质泥岩。
底板比压:见硬底时极限底板载荷强度为17.53Mpa,容许底板载荷强度为13.15Mpa,底板属于Ⅲb类较软底板。
直接顶分类:2类、中等稳定直接顶。
基本顶分级:Ⅱ~Ⅲ级、来压明显至强烈顶板。
底板分类:Ⅲ~Ⅳ类较软~中硬底板。
老顶为砂质泥岩,厚度15.3m~26.8m, 深灰色,含少量页片化石,富含黄铁
矿,f=2~3;
直接顶为砂质泥岩,厚度0m~3.64m,深灰色,含植物化石,厚0~3.64m,f=3~4;
直接底为泥岩,(1)厚度0.6m~0m,浅灰色,富含植物根部化石,东部较厚,向西逐步变薄;(2)厚度0.75m~0.5m,浅灰色细砂岩与灰黑色粉砂岩互层,以细砂岩为主,f=4~5;
老底为砂质泥岩,厚度 4.0m~2.1m,浅灰色,层状结构,含翅羊齿及少量根部化石,f=5。
二、措施
1、综放采场基本顶控制原则。
大沟煤矿综放采场矿压显现虽不强烈,但仍有一定的来压强度,采场动压系数在1.1-1.51之间,这为顶煤在放煤前预先破碎和在放煤口顺利放出创造了条件。
通过对顶煤及上覆岩层进行量化分析,掌握顶板大结构,确定支护原则,是有效控制采场上覆岩层的根本保证。
综放采场直接顶垮落岩层厚度较大,基本顶岩梁的运动对采场影响较小。
支架和直接顶只要能使基本顶与直接顶紧贴,给基本顶一定的阻力防止其下滑同时与冒落的矸石一起控制基本顶的位态,防止基本顶动压冲击和基本顶相对于直接顶的滑动,就可实现对基本顶的有效控制。
2、现场管理。
抓好矿压预测预报,及时将各种不安全隐患消灭在萌芽状态。
突出抓好以支架初撑力和工作阻力管理为中心,以移架和放顶煤现场操作为重点,重点抓好综采整层放顶煤采场机道、切顶线、上出口、下出口的现场管理。
具体是分段间隔操作,最后找齐。
放顶煤时要有专人专放,不得过急、过高,也不得过低,要重点检查。
对采场机道、切顶线、上出口、下出口也要严格按照标准班中随时检查、验收,班后集中检查、验收并与下一班进行交接。
3、放顶煤管理。
为保证顶煤的有效破碎和顺利放出,采取了以下技术措施,一是严格控制采高,严禁超高采煤,保证采场支护强度,控制来压程度;二是要求顶煤必须割平,不能留台阶,保证支架与顶煤充分接触,同时保证支架具有较高的初撑力;三是采用双轮顺序多头放煤工艺,尽量使顶煤均匀下降,以减少混矸。
三、效果
通过以上措施,取得了如下的效果。
1、项目价值。
通过进行综放采场开采实践和上覆岩层分析研究,成果填补山西吕梁技术空白,在全国来说也有很好的借鉴作用。
2、项目功效。
职工劳动强度明显减轻,现场操作水平显著提高。
通过抓好现场正规操作,尤其是抓好支架后立柱载荷考核管理,保证了工作面的支护强度,矿压显现得到有效控制。
同时也保证了支架良好的运行状态,工效提高27%。
3、项目效益。
综放采场在现场施工期间正确处理矿山压力与顶板支护之间的矛盾关系,实现了采煤、支护、放煤三者之间的和谐统一,采场日产量稳定在7500T以上,月产量保持在22万T以上。
实践证明,采取以上措施放顶煤丢煤少,混矸少,生产工艺简洁紧凑,实现了综放采场的高产高效安全生产。
总之,加强安全管理,是煤矿安全生产的重点。
在管理中找出规律、差异,是保证管理更加深入的根本,是提高安全系数、降低事故率和提高安全效益的根本保障,厚冲积层浅埋深综放采场矿压显现基本规律与围岩控制管理仅是其中的一部分。