综采工作面矿压显现规律的实践与研究

综采工作面矿压显现规律的实践与研究

摘要：不同地区的煤层赋存条件往往存在着很大的差异，由此而造成的综合机

械化开采过程中的矿压显现特征也会有很大程度的不同，因此，针对不同矿区具

体的煤层开采主、客观条件，对采场矿压显现特征进行有针对性的研究，运用数

值计算方法对采场周围应力场分布、顶底板岩层稳定性、支架对围岩的支护效果

等进行了研究，掌握老顶的初次断裂步距，对采场来压进行预测预报，并据此制

定有针对性的矿压控制技术措施，来保证矿井安全高效生产。

关键词：矿压显现特征；初次断裂步距；矿压控制技术

1研究背景

我国回采巷道的支护技术已经发展很快，很多回采巷道都已成功支护，但是

回采巷道受到采煤工作面的动压影响，在采掘过程中往往会造成顺槽的底鼓、片帮、顶板下沉、两帮变形及回采巷道局部破坏，这些都对矿井的安全高效生产造

成不利影响。由于受地质因素及巷道断面大小的一系列客观因素的影响，回采巷

道受工作面的采动影响规律及影响程度是不一样的，为了更加全面的掌握回采巷

道受采动影响的程度与规律的一般性，以及针对该矿客观条件下回采巷道的安全

性有必要进行顺槽受采动影响的观测研究。

本次针对三沟鑫都煤矿2101工作面面进行采场和回采巷道的矿压特征进行观测研究，目的是掌握2号煤层长壁综采工作面及顺槽的矿压显现规律及机理，为

进一步优化矿压控制技术措施提供依据。

2采场矿压控制领域

采场岩层控制、开采工艺优化、设备配套、提高资源回收率等一直是煤矿开

采领域中的主要研究课题。近一个世纪以来，各国煤炭行业围绕改革采煤方法、

改善顶板管理状况、推进矿井新型装备利用等领域开展了大量研究工作。

为了进一步研究开采引起的回采工作面上覆岩层的移动和破坏规律，掌握采

空区上方形成的冒落带、裂隙带、弯曲下沉带的高度，查明上覆岩层移动机理和

回采工作面周围应力重新分布规律，以及上覆岩层移动与工作空间顶板下沉和支

架受载的关系，部分矿区在井下巷道内或通过地面打深钻孔，设置深部测点，进

行岩层内部移动规律的观测研究。有些矿区为了解决坚硬顶板的管理，以及铁路下、建筑下、水体下采煤，水力采煤，有冲击矿压、煤与瓦斯突出危险的煤层开

采等问题，曾采用地音仪进行采空区矿压观测，利用微振仪检测顶板动态，用钻

孔电视设备观测岩层移动、难冒顶板人工爆破效果以及开采后顶板的断裂、离层、跨落等情况。通过以上一系列观测研究，在防治井下冒顶事故、改善顶板安全状

况等方面起到了良好效果。

3研究方案

3.1工作面液压支架压力自动记录仪的布置

工作面两端头各选2台支架、中部选取9台支架作为支架工作阻力观测对象。

利用YHY60（B）型数字压力器自动记录仪对三沟鑫都首采工作面

ZY4000/09/21型液压支架的工作状况进行了持续监测，工作面宽度为150m，安

装液压支架103架，在3#架、4#架、30#架、31#架、32#架、60#架、61架、62#架、90#架、91#架、92#架、100#架、101#架分别安装编号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13号的自动记录仪。记录仪布置如图2-1。

全工作面煤壁、端面顶板作为煤壁片帮形态和顶板漏冒形态观测对象。通过

观测统计、素描等方法记录全工作面煤壁片帮形态和顶板漏冒形态。

3.2工作面支架工作阻力的数据采集

数据采集：液压支架压力自动记录仪安装好后即开始采集数据，采集时间间

隔设置为5分钟。数据采集工作由专人负责，定时进行，妥善保管。同时检查仪

器的工作状况，发现异常情况及时维修和更换，保证所获得的数据能够真实反映

实际情况。

每次收集数据时，须记录相应的时间以及工作面推进距离（回采工作面煤壁

至开切眼后壁的距离），并认真与综采队核实，保证记录进度与实际进度的一致性。

图3-1 压力计分布位置

3.3原始数据整理方法

在2101工作面回采期间，利用YHY60（B）型数字压力器自动记录仪对三沟

鑫都首采工作面ZY4000/09/21型液压支架的工作状况进行了持续监测，获得了大量原始数据。为了对实测结果进行系统分析，首先对所取得的数据进行整理，导

入excel工作表，并绘制工作阻力变化曲线图。

4．观测方案

为了更加全面的掌握顺槽受采煤工作面的采动影响，针对2101工作面顺槽进行20多天的连续观测，为了全面准确的获得采煤工作面的采掘活动对顺槽的具

体影响程度，在每个顺槽的超前支护段的铰接顶梁上均匀布置4个液压表来观测

顺槽超前支护段顶板的压力。在到超前支护段每15m左右的距离在进风顺槽、回风顺槽内各布置4各测站，每个测站内观测顶底、两帮位移，布置顶板、两帮窥

视孔，安装锚杆测力计。并在测站附近安装顶板离层仪。采用米尺对进风回风顺

槽内测站内顶底、两帮位移进行测量，精确到毫米。采用窥视仪对测站内顶板、

两帮的窥视孔进行观测，以确定顶板、两帮是否受到采动影响而破坏。采用锚杆

测力计观测测站内锚杆的托锚力受到采动影响的程度。采用测站附近的离层仪观

测顶板是否受到采动影响及时间的推移而发生离层。对上述测量值进行统计分析，最终确定采动影响对顺槽的影响程度，以及确定顺槽的支护方案是否可靠，为后

续顺槽的支护提供经验性建议。

5结论

通过运用数值计算方法对采场周围应力场分布、顶底板岩层稳定性、支架对

围岩的支护效果等进行了研究，掌握老顶的初次断裂步距，对采场来压进行预测

预报；并且在工作面推进过程中，首采工作面矿压观测从支架圆图仪、综合测站、超前支护测力计、表面位移的数据基本要做到每天进行收集并整理，对采场矿压

显现特征进行有针对性的研究，并据此制定有针对性的矿压控制技术措施，来保

证矿井安全高效生产。