吴松;朱守颂
【摘 要】顺和煤矿2102工作面为永夏矿区首个深井开采工作面,为了了解工作面矿压规律,对首采工作面进行了现场矿压实测,并对工作面周期来压步距进行了分析.根据现场来压征兆并结合数据理论分析,确定了首采工作面顶板的周期来压步距及强度,摸清了顶板运动规律.研究为同类井田围岩条件下采煤工作面顶板控制及支护设计提供了理论依据. 【期刊名称】《中州煤炭》 【年(卷),期】2019(041)004 【总页数】4页(P155-158)
【关键词】深井;首采工作面;矿压规律;周期来压步距 【作 者】吴松;朱守颂
【作者单位】河南能源化工集团永煤公司顺和煤矿,河南永城476600;河南能源化工集团永煤公司顺和煤矿,河南永城476600 【正文语种】中 文 【中图分类】TD323 0 引言
在长期的煤炭生产实践中，人们逐渐认识到顶板控制工作的实质，就是对基本顶初次来压、周期来压的控制。因为在正常开采过程中，不易出现顶板事故，而基本顶
初次来压、周期来压前后易发生顶板事故。由此可见，基本顶初次来压、周期来压是顶板控制工作的重点，也可以说是主要矛盾。
本文主要针对首采工作面周期来压步距进行分析，摸清顶板来压显现规律，确定顶板的来压步距及强度及综采设备的选型提供理论依据，为综采工作面的开采提供理论支撑，从而实现工作面的高产高效［1-3］。 1 工程概况
2102综采工作面为顺和煤矿首采工作面，位于东翼21采区，胶带巷全长为957.3 m，轨道巷全长为1 034.5 m，工作面切眼长度为148 m，储量48.01万t，工作面采用ZY4000-16/35掩护式液压支架支护顶板，全部垮落法处理采空区［4］。
工作面煤层平均厚度2.6 m，煤层倾角8°～25°，平均为12°，煤层有一层厚0.5 m的砂质泥岩伪顶，直接顶为厚5.2 m的细砂岩，基本顶为厚6.2 m的粉砂岩［5］。
2102综采工作面安装结束后，2102胶带巷与2102综采工作面切眼成106°夹角，胶带巷超前轨道运输巷42.8 m，在工作面回采初期进行调斜开采，机尾调斜角度16°，工作面布置如图1所示［6］。
图1 工作面布置Fig.1 Layout of working face 2 观测内容及方案
2102综采工作面观测主要内容为工作面支架压力观测，观测仪器采用KJ24型支架压力监测系统，主要监测综采工作面支架工作阻力，该仪器采用先进的自动化监测技术、无线传输技术［7］。
此次监测沿工作面倾斜方向共设置20个测站，分别监测5号、10号、15号、20号、25号、30号、35号、40号、45号、50号、55 号、60号、65 号、70号、75号、80 号、85 号、90 号、95 号、100 号支架［8］。
3 工作面来压步距确定 3.1 工作面支架工作阻力曲线
截取在线监测系统2013年10月8—25日部分支架工作阻力随时间变化图，如图2所示［9］。
图2 工作面支架工作阻力随时间变化Fig.2 Working resistance of support in working face changing with time
(1)从收集到的数据来看，20号、35号、40号在10月18日支架工作阻力增大，50号、85号支架工作阻力在10月19日增大，工作面顶板来压有一定的持续性，来压后持续2～4 d仍有不同程度的压力显现［10］。
(2)18、19日基本顶已开始破断，此时基本顶未完全破断，随工作面的进一步推进，基本顶逐步垮落，分析与工作面推进速度较慢有关。 3.2 支架工作阻力日平均值
进一步将10月1—26日观测数据进行处理，对支架每天的工作阻力平均值整理，得出如下结论:
(1)通过对工作面支架每日平均值分析，在10月19日有20号—85号支架压力出现峰值，工作面中部顶板悬露面积大，来压较工作面上下两端明显，此时工作面平均推进27.5 m。根据来压峰值频率，可以得出该段时间内周期来压步距为13.7 m［11-12］。
(2)60号—80号支架在10月7日(机头3.4 m，机尾14.4 m，平均推进9 m)出现压力增大现象，分析F2102-4断层将顶板整体破断，使断层两侧顶板呈悬空状态，受工作面回采影响发生下沉明显，进而压力显现较工作面其他位置提前，同时矿山压力显现明显［13］。 4 工作面周期来压分析
以日加权阻力和日最大工作阻力对来压步距进行分析，以支架的平均阻力与其均方
差之和作为判断顶板周期来压的主要指标。
时间加权工作阻力(Pt，一个采煤循环内以时间为加权计算的平均工作阻力)计算公式［14］:
习惯上常以动载系数K作为衡量基本顶周期来压强度的指标，动载系数可表示为: K=PZ/Pf
各支架来压判据计算结果见表1。
表1 支架周期来压判据Tab.1 Stent cycle pressure criterionJBINF-;9 LC KA HENF: 工作面日推进距离按照1.8 m计算，通过分析可以得出工作面基本顶周期来压步距(表2)［15］。 整理分析工作面周期来压数据可以得出，基本顶周期来压步距为7.2～19.8 m，平均为11.5 m［16-17］。 5 工作面支架压力分布 根据10月8—26日支架平均工作面阻力统计，可见工作90号至机尾及30号至机头支架压力普遍偏低，呈中部高、两端低。因此，需加强工作面上下部的支架控制，尤其30号以下，应保证支架初撑力，加强对顶板的控制［18-20］。 表2 基本顶周期来压步距Tab.2 Basic top cycle to press step周期来压次序 5号 15号25号 35号 45号 55号 65号75号85号 95号1 7.2 9.0 14.4 12.6 12.6 10.8 7.2 18.0 7.2 9.0 2 10.8 10.8 10.8 12.6 16.2 10.8 7.2 18.0 10.8 12.6 3 14.4 12.6 9.0 9.0 9.0 10.8 9.0 10.8 10.8 10.8 4 12.6 12.6 10.8 14.4 10.8 12.6 12.6 7.2 14.4 10.8 5 9.0 19.8 14.4 10.8 9.0 12.6 7.2 12.6 12.6 9.0 6 9.0 14.4 12.6 9.0 12.6 10.8 7.2 7.2 12.6 9.0 7 10.8 14.4 10.8 16.2 9.0 10.8 9.0 9.0 9.0 16.2 8 18.0 10.8 16.2 10.8 7.2 16.2 12.6 10.8 12.6 16.2 9 7.2 12.6 7.2 10.8 14.4 10.8 12.6 9.0 7.2 14.4 10 7.2 9.0 12.6 10.8 9.0 14.4 12.6 19.8 7.2 19.8 11 16.2 9.0 7.2 9.0 9.0 10.8 14.4 9.0 7.2 9.0 12 10.8 9.0 12.0 9.0 9.0 16.2 10.8 19.8 14.4 /13 / / 12.6 10.8 10.8 / / / 16.2 /平均/m 11.1 12.0 11.6 11.2 10.7 12.3 10.2 12.6 10.9 12.4总平均/m 11.5 6 结论 (1)直接顶初次垮落在工作面平均推进9.6 m时。基本顶周期来压步距为7.2～19.8 m，平均11.5 m。 (2)工作面周期来压时，顶板来压有一定的持续性，来压后持续2～4 d仍有不同程度的压力显现;工作面断层使影响范围内顶板压力显现提前，从而降低了来压的强度。 (3)工作面下部支架工作阻力偏低，因此需加强工作面下部支架的初撑力控制，避免因初撑力过低顶板回转向支架施加过大的冲击载荷。 参考文献: 【相关文献】 ［1］ 屠洪盛，李智勇，敖雨，等．阳泉矿区首采大采高综采面矿压规律实测分析［J］．煤炭工程，2011(2):61-63．Tu Hongsheng，Li Zhiyong，Ao Yu，et al．Site measurement and analysis on mine pressure behavior law of first mechanized high cutting coal mining face in Yangquan Mining Area［J］．Coal Engineering，2011(2):61-63． ［2］ 尹希文，朱拴成，安泽，等．浅埋深综放工作面矿压规律及支架工作阻力确定［J］．煤炭科学技术，2013，41(5):50-54．Yin Xiwen，Zhu Shuancheng，An Ze，et al．Mine strata pressure law of fully mechanized top coal caving mining face in shallow depth and determination of working resistance for powered support［J］．Coal Science and Technology，2013，41(5):50-54． ［3］ 任卫兵，廖学东，陈言可．坚硬顶板弱化条件下首采工作面矿压显现规律［J］．煤矿安全，2013，44(4):217-219，223．Ren Weibing，Liao Xuedong，Chen Yanke．Strata behaviors laws in the first mining face 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