“三软”煤层综放工作面矿压特点研究

技术与市场　２０ｌ５年第２２卷第９期　技术研发　“三软’’煤层综放工作面矿压特点研究　高同文，祁立山，段海龙　（河南宝雨山煤业有限公司宝雨山煤矿，河南伊川４７１３２２）　摘要：主要分析了工作面围岩活动规律、支架与围岩力学关系相关理论，观测了工作面矿压，认真研究了“三软”煤层综　放工作面矿压显现特点，希望能够为处理相关煤层的实际问题贡献一己之力。　关键词：综放工作面；三软煤层；矿压；特点研究　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１５．０９．１００　０引言　某矿的可采煤层６＃（一般起冒顶高度达到２丈，俗称上冒　丈），属于典型的“三软”煤层，其硬度系数处于０．４—０．８之　间，底板基本上是砂质泥岩，直接顶是砂质页岩、泥岩互层，硬　度系数在３．０以下。在实践生产过程中，矿山压力属于其中一　个常见问题，对于安全生产具有很大影响。本文探讨了“三软”　煤层综采放顶煤开采矿山压力显现特点，重点对实践中的具体　问题提出处理方法，使煤矿经济效益不断提升。　１　上覆煤岩活动状况　伴随开采的不断进行，顶煤会依次通过顶煤完整区、破坏　与发展区、裂隙发育区、顶煤冒放区，一直至彻底破碎，然后通　过放煤口将其放出。　“三软”煤层综放工作面上覆煤岩活动主要特征包括以下　几方面：其支承压力峰值深入工作面煤壁、关键层结构上移、松　散煤岩体构成移动散体拱，其支架载荷相对较小。　顶板压力的传递主要是经由刚度相对较小的顶煤进行，对　于支架载荷来说，其和顶煤强度存在着一定的联系，顶煤具有　相对较差的完整性，并且强度较小，支架载荷较小，反过来同样　如此，所以，支架工作阻力偏小。　因破断岩梁与工作面两者相距偏高，同时存在垫层（顶　煤），因此，工作面周期来压强度相对较小，表现的并不是非常　突出。然而，回采的时候，由于不规则垮落带悬梁周期性垮落，　再加上采空区内矸石对悬岩侧向挤压形成的拱式平衡，当跨度　提高至某个范围的时候，将会失去原本的稳定状态，这样同样　能够造成较小的压力波动。　２工作面端面受力状况　该综放面顶煤裂隙与节理发育状况相对较好，当遇到褶曲　构造、局部断层、基本顶来压、推进相对缓慢的时候，此时非常　易于出现端面冒漏顶问题。　通过有限元数值计算可以看出，在支架前上方存在一个像　样的拉应力区，单纯将端面距改变，其前上方应力就会出现非　常明显的改变。　对该综放工作面，端面顶煤是无法承受任何拉应力的，之　所以会发生端面冒顶事件，基本上是由于存有这一个拉应力区　造成的。这一个拉应力区应力值主要由以下四个指标所决定：　垂直与水平支撑力、端面距、支架合力作用点和煤壁的间距。　在此，端面距属于最主要的一个因素，别的指标的交互作用同　样能够产生严重的影响。　３工作面支架与围岩力学关系　提高支架工作阻力，能够充分控制顶板，然而，要是阻力太　高，肯定会使支架重量与成本有所提高，因而一定要科学选择　支架工作阻力。对于直接顶来说，其垮落高度和采高存在着一　定的联系，支架受力基本上为直接顶形成的动、静压。具体来　说，支架受力力学模型如图１所示，其主要包括以下几方面。　图１　放顶煤开采支架受力模型　１）综放面顶煤与顶板断裂线于煤壁中超前发生，当断裂线　移到综放面煤壁周围的时候，支架具有最高的承受载荷，以此　为计算基础。　２）支架上方采空区一侧岩层、顶煤顺着垮落角的方向上　伸，其侧面存在垮落的矸石支撑，同时对岩层、顶煤的下落产生　一定的阻力。　３）放顶煤开采垮落带相对偏高，Ｑ　为基本顶载荷，其主要　是在下位裂隙带内发生，就算是岩块相互之间存在剪切滑移，　依旧可以通过横撑力而产生裂隙体梁式平衡结构，在这里，对　于结构之上的载荷，其所产生的作用可以不予考虑。’　可根据构建方程：　上面的式子里面，Ｐ是指支架合理支撑力，Ｑ。和Ｑ　分别　指顶煤重与直接顶重，其中，Ｑ。＝Ｍ２×ｌ×Ｙｍ，Ｑ　＝ｈ×ｌ×ｒｚ。Ｒ　是顶板在煤壁断裂线处的摩擦阻力，此处取值为０。Ｋ是砌体　梁失稳时附加力的动载压系数。，是块矸与岩层、顶煤间摩擦　力，Ｆ＝Ｎ×ｔａｎ￣ｐ。Ｎ是碎矸与部分规则垮落带的横撑力。　４）顶板压力的传递主要经由顶煤进行，其具体的破坏状况　影响着支架外载合力作用点所处部位。在顶梁前、后部顶煤非　常容易发生破碎，同时，在支架宽度范围内容易使支架受扭，最　终导致其发生偏载。　５）放顶煤工作面是一次采全厚，尽管会因为一次采高提高　而使得支承压力有所提高，然而压力相对较小，同时与分层开　采对比来说，矿压显现较为缓和。　１７１　技术研发　ＴＥＣＨＮ０ＬｏＧＹ　ＡＮＤ　ＭＡＲＫＥＴ　Ｖｏ１．２２，Ｎｏ．９，２０１５　４综放面矿压观测研究　某矿６＃煤层３０１２３工作面，其埋深大约为２６５　ｍ，厚度处　采空区上部具有一个拱式平衡结构，支架仅仅承受拱内岩层与　顶煤之重。　于５．３７一ｌ２．７６　ｎｌ范围内，平厚度为８．６　ｍ。该煤层的工作面　走向与倾斜长度分别为７６５　ｍ与１０５　ｍ。其运输巷两侧分别是　实体煤与采空区，两巷掘进都顺着底板的方向进行。顶板主要　通过过渡支架与支撑掩护式支架来进行支护，机采高度为２．６　ｍ，主要通过多轮顺序均匀放煤技术进行，两端头均有两架不　放煤。通过综采支架连续记录仪对液压支架阻力进行监测，工　作面总计安排五条测线。　对仪器数据进行分析，同时根据宏观矿压观测资料，我们　可以得出以下结果。　４）开采的时候，移架后尽快将前探梁伸出，降低端面距，顶　板破碎的时候尽快进行支护，擦顶带压移架，通过这种方法来　降低其暴露时间，当遇构造的时候，适当将机采高度减小，能够　防止发生漏冒顶问题。　综上所述，通过使用相关预防方法，避免了各种事故的发　生，使该矿生产过程中未发生一例漏冒顶事件，使经济效益明　显提高。　参考文献：　［１］　于海军，梁冰，李刚．“三软”厚煤层综放工作面矿压规律　及支架适应性分析［Ｊ］．湘潭师范学院学报（自然科学　版），２００８（３）．　１）初次与周期来压步距分别１０．５　ｍ，７．５～９．５　ｍ，来压强　度相对较小。　２）支架运行特点是一次增阻，一般情况下，前柱压力比后　柱高，来压时后柱可能会受到一定的拉力。　３）支架工作阻力成正态分布，可以适应支护要求，压力处　于１　４６０—２　３６０　ｋＮ范围内，相对于额定工作阻力２　９８０　ｋＮ而　［２］　邓小磊．偃龙矿区“三软”煤层综采放顶煤工作面矿压观　测研究［Ｊ］．企业技术开发，２０１２（８）．　［３］　黄春光．大倾角“三软”不稳定厚煤层放顶煤开采矿压规　律研究［Ｄ］．河南：河南理工大学硕士学位论文，２０１０．　言，压力相对较小。　５结语　［４］　吕梦蛟，李先章，李玉申．三软厚煤层综采工作面采动应　力分布规律研究［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１１（７）．　［５］　刘玉卫，秦国留，黄克军，等．三软煤层回采巷道矿压规律　及支护技术研究［Ｊ］．榆林学院学报，２０１３（６）．　作者简介：　１）综放面来压步距偏小，矿压显现不严重，使用工作阻力　偏小的轻型液压支架就可以完全迎合支护要求。　２）优化支架端部结构，提高其水平推力与前梁的支护强　度，能够使端面受力状况有所改善。　高同文（１９８２一），男，河南镇平人；毕业于河南理工大学，　硕士研究生，就职于河南宝雨山煤业有限公司宝雨山煤矿。　３）综放面压力在两端相对较小、中部相对较高，这是在其　（上接第１６９页）　３．４　沥青混合料碾压质量控制　在混合料温度较高情况进行初压施工，稳定及提升铺设层　施工，碾压速度控制在每小时１．５～２　ｋｍ，复压施工必须在铺层　为有效避免该现象的出现，施工单位必须重视沥青混凝土路面　施工技术在公路建设中的应用，有效提升施工技术水平，规范　施工流程，才能确保公路工程沥青路面施工的质量，才能推动　参考文献：　承载力为其施工作用。通过静作用压路机（小吨位）进行初压　公路工程的快速发展。　强度符合施工规定后进行，为提升路面密实度，可选用振动压　路机进行施工，揉搓压实时可选用轮胎压路机施工。双钢轮静　作用压路机作为终压的施工机械，其碾压速度可控制在每小时　２～４　ｋｍ之间，最高碾压次数为３遍以此达到轮迹消除的作用。　４结语　［１］　李彩红．沥青路面施工技术与质量控制浅析［Ｊ］．民营科　技，２０１４（２）．　【２］　郭瑞军．沥青混凝土路面施工质量控制与检测［Ｊ］．山西　建筑，２０１０（８）．　［３］　曾昭敏．加强高速公路沥青路面施工作业质量控制的思　考［Ｊ］．沿海企业与科技，２００７（９）．　随着科学技术的不断进步，大量新技术、新结构、新工艺、　新材料等涌人公路工程建设，在将其广泛用于生产实践的同　时，也推动了我国道路交通事业的快速发展。在高速公路工程　快速发展的同时，还存在许多质量问题，如车辙、开裂、沉降等，　（上接第１７０页）　［４］　张凤玲，罗演庆．提高沥青混凝土路面施工质量措施探　析［Ｊ］．现代商贸工业，２０１０（１）．　许承载力应低于１２０　ｋＮ，这样就可以确保施工的质量。　４结语　２）孔隙水压力和土压力的观测。对于孔隙水压力的观测，　可以采用“一孔多只孔压计”埋设法进行观测，先从砂垫层底部　碎石注浆桩施工技术在公路工程中得到了广泛的应用，不　开始，每个一定的距离埋设一只孔压计。在埋设过程中，应做　仅可以降低施工成本，还可以达到良好的加固效果，提高公路　施工质量，以此促进我国公路建设的发展，使之更好的服务于　社会。　参考文献：　好记录工作。每只孔压计埋设完成后，应及时应用接收仪器，　并检查孔压计是否处于正常状态。当进行土压力观测时，应挖　坑进行水平埋设，确保坑底的平整密实，确保埋设后土压力计　的正确性和稳固性，然后在其周围使用细砂进行填实。　３．３承载力的观测　［１］　郭群霞，张东红．公路工程碎石注浆桩施工技术的应用　［Ｊ］．技术与市场，２０１３（９）．　［２］　王国华，吴颂涛．基于公路．Ｙ－程碎石注浆桩施工技术的分　所谓承载力的观测，就是对水泥搅拌桩的承载力进行观　测，可以采用单桩或多桩荷载试验法进行观测。在施工开始３　个月后，方可实施水泥搅拌桩荷载试验，水泥搅拌桩单桩的容　析［Ｊ］．黑龙江交通科技，２０１３（６）．　７７２