青龙寺煤矿5-22209综采工作面的矿压规律研究

青龙寺煤矿5-22209综采工作面的矿压规律研究

李瑞

榆林职业技术学院矿业工程系陕西榆林719000

摘要：通过对青龙寺煤矿5-22209综采工作面在初采期和正常回采期内矿压的监测，统计了两个时期内矿压值，找出了矿压发展和变化的基本规律，分析了造成规律产生的原因，最后提出在整个开采期内应对矿压的主要措施，确保开采顶板安全。为类似煤层的支护设计和顶板管理工作提供借鉴。

关键词：综采工作面；顶板压力；监测与统计；规律分析

1.工作面开采技术条件

青龙寺井田位于陕西省榆林市府谷县西部直距约46km处，神木县北部约32km处，行政区划隶属府谷县老高川乡和新民镇管辖。5-22209综采工作面上分层厚度1.0-2.3m，局部煤厚达到2.65m，平均1.8m；工作面夹矸发育，厚度不稳定，绝大部分范围夹矸厚度0.20～0.7m，局部夹矸厚度0.8m~0.9m，夹矸平均厚0.6m；下分层煤厚相对稳定0.5～1.3m，平均煤厚0.9m。由于局部采厚过高，根据实际计算，采厚2.1m-3.4m，平均采厚3.2m。煤层直接顶为砂岩，厚度10.70m，细粒，含黑色条纹，层理发育，下部致密。f=4。老顶为页岩与微波状砂岩薄层互层，以页岩为主，f=3。厚度1.98m。直接底为页岩，灰黑色，致密，富含科达木等植物化石，f=3。厚度1.98m；老底为砂岩，细粒，以长石石英为主，富含棕褐色菱鉄质及炭纹，f=4。厚度8.27m。

2.压力监测布置

DBT双掩护式液压支架在左右立柱上安有压力传感器，压力数值可以动态的显示在PM4上，利用网线把支架PM4上显示的数据传至地面，用专业的支架数据监控软件就可把采煤机割煤曲线和顶板载荷数据动态的直观显示在电脑屏幕上，数据可以随时记录下来，为研究周期来压步距和顶板活动规律提供了方便。压力传感器上的数值即为支架初撑力，在采煤机割煤前从压力传感器上读出的数值即为支架最大的工作阻力。观测数据见表1及表2。

表1工作面初采期间矿压观测统计表

表2工作面正常回采期间矿压观测统计表

3.分析结论及应对

本文针对青龙寺煤矿5-22209综采工作面从初采到末采进行了完整的矿压观测的基础上，分析了工作面长度对周期来压规律的影响，为工作面的合理布置提供了参考依据。本文所得的结论如下：

（1）5-22209煤层符合埋藏浅、基岩厚度比较大、存在大小周期来压现象、顶板存在轻微的台阶下沉现象等近浅埋煤层的特征，所以5-22209开采区域属于近浅埋煤层开采的范畴。经过老顶深孔预裂爆破，5-22209矿老顶初次来压步距为61~72m。采空区垮落充分、充填程度严实，会减弱初次来压对支架和人员的伤害。神东矿区浅埋深薄基岩老顶初次垮落呈O型，中间呈整体下沉，四周出现裂缝。

（2）周期来压步距的大小和矿压显现程度与工作面的支架初撑力、工作面的推进速度、上覆基岩厚度有很大的关系，周期来压具有分布的不均衡性和来压的不同步性，工作面中部周期来压现象明显，两端头30#左右的支架周期来压不明显，工作面周期来压不同步，有的地方先来压，有的地方后来压，但来压的持续距离大致相等。

（3）5-22209煤层有主、副两个关键层是造成工作面存在大小周期来压的主要原因。300m以上加长综采工作面大小周期来压现象明显。小周期来压步距平均为7.4~12.9m，来压强度平均为34MPa，小周期来压会存在于两个正常的周期来压之间。小周期来压时单个关键层的破断，而大周期来压时则是两个关键层的同时破断。

（4）加长工作面在过空巷、末采与回撤通道贯通时，通过提前3~5等压让工作面上覆岩层压力进行释放，减缓上覆岩层下沉，顶板活动变得稳定，便于贯通。在实际应用中取得很好的效果。

（5）加长工作面有三条明显的压力中心，分别位于工作面上、中、下部的中心位置，此处的压力最大，其他支架压力以此处支架为中心向四周递减。在实际生产过程中，压力中心区是漏矸、冒顶、压坏支架的高发区，因此要重点做好压力中心区域的支架顶板管理，保证安全生产。

（6）5.2m采高的周期来压步距大小与上覆基岩厚度成反比，基岩厚度越大，周期来压步距越小，相反，上覆基岩厚度越小，周期来压步距越小。周期来压持续推进距离与上覆基岩厚度的大小关系不大，顶板压力正常段推进距离与上覆基岩厚度的大小成正比。

（7）整个工作面顶板来压时有近58%的支架最大工作阻力超过支架的额定工作阻力，所以现有的支架已不能满足5-22209煤地质条件下的使用要求，在工作面压力中心区域选择工作阻力大的支架，其他区域可以继续选用现有的支架。

（8）合理确定工作面的长度需要从推进速度、经济效益、工作阻力、顶板管理难度等方面去综合考虑，工作面长度增加对矿压的影响是工作面长度增加了，造成推进速度慢，使上覆岩层垮落充分，周期来压频繁。

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