南山矿孤岛工作面开采矿压规律研究.pdf

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1、科技论坛·55·南山矿孤岛工作面开采矿压规律研究商来军（黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司南山煤矿，黑龙江鹤岗154100）摘要：井下煤炭资源开采过程中，受地质赋存和开采条件等因素的限制，不可避免形成了应力程度集中的孤岛工作面，如何保障孤岛工作面的安全开采一直是井下开采面临的难题。以鹤岗南山矿237孤岛工作面为工程背景，通过理论分析和综采支护阻力、巷道变形量等现场观测，分析了该工作面开采过程的矿压规律，包括老顶初次来压、周期来压和强矿压引起的巷道冲击地压显现。关键词：孤岛工作面；顶板来压；巷道变形；应力集中；冲击地压1概述在地下开采的矿井里，由于受断层等地质构造的影

2、响，出于防治煤层自燃和瓦斯的需要，采区设计、采掘工作面布置和回采工艺等方面均受到当时技术水平的制约，导致沿工作面走向方向两侧均为采空区的工作面，或工作面三边、四周均为采空区的工作面，形成了“孤岛”。当孤岛工作面开采进入上、下两侧已采空的区段时，压力增大，变化异常，孤岛工作面内形成一定范围的应力叠加区，比一般的工作面的应力更集中、更大；当应力集中系数达到一定值，煤体—围岩力学平衡条件受到破坏，内部的变形能突然释放，造成强烈的矿压显现，甚至会诱发冲击地压等动力现象[1-4]。因此，“孤岛”工作面a)工作面第5号架压力曲线（工作面上部）开采中的矿压显现及顶板控制是矿压

3、研究及控制的难点。我国《煤矿安全规程》中也明确要求无冲击危险煤层的孤岛工作面按冲击地压危险工作面来管理。对孤岛工作面开采过程中的矿压规律进行分析，可以为孤岛工作面降低矿压显现和冲击地压等动力灾害的发生提供基础依据。2孤岛工作面概况及开采矿压观测2.1工作面概况。237工作面位于鹤岗矿业集团南山煤矿井田北部，地表标高在300－350m之间。工作面标高为-210m，开采深度为560m，属于深部开采。工作面采用炮采放顶煤工艺，走向长365m，倾斜长71m，采高1.8m，煤层厚12-15m，倾角10-11o。直接顶为12m厚的15层煤，其上为老顶，厚50-60m，灰白色

4、中砂岩，底板b)工作面第50号架压力曲线（工作面中部）为2.5-3.0m灰色中、细砂岩。地质构造复杂，区内有F1断层斜穿过该区域，断层落差2.0-3.5m。该工作面左部未采，右部为F2和南17断层，上下段均已回采完毕，区段煤柱10m，较小，造成上下巷应力集中，为典型的孤岛工作面。2.2矿压现场观测。对于237孤岛工作面开采过程中的矿压观测，主要采用综采支护阻力和巷道变形量的现场监测，另外根据该工作面的实际条件，通过理论分析，确定其老顶的初次来压和周期来压的步距。2.2.1综采压力观测。该工作面前方一共布置有102根液压支架，为了随时了解采面在采动过程中的压力变化

5、，分别在在采面上部第4、5、6支架处，在采面中部50、51支架处，和在采面下部87、c)工作面第88号架压力曲线（工作面下部）88、89支架处，每个支架对应安装一台山东科大中天电子有限公司生产的YHY－60型煤矿用液压支架测力仪，进行矿压监测。图1237孤岛工作面综采支架压力曲线2.2.2巷道变形量观测。巷道变相量的观测是煤矿现场进行矿次来压预报与来压步距参数估算，同样要先确定老顶厚度和载荷大压观测，了解工作面及两巷压力变化的常规基础观测方式，包括巷小，然后确定采场的初次来压步距，进行采场初次来压预报。道的高度变形量和宽度变形量。巷道变形量的观测是一种比较直观采

6、场的初次来压步距考虑了机头与机尾相差的距离l和开切眼的现场矿压观测方法，通过巷道高度和宽度变形量的比较，可以初的宽度k，采场初次来压步距为：L
Llk步分析出该巷道所受的应力是以水平应力还是以垂直应力作用为s（1）主，这对巷道支护布置方式的选择和工作面压力减弱方式的选择有对于237孤岛工作面，可按老顶的悬臂式折断来分析，即：参考和指导作用。对工作面处于超前采动影响范围内的两巷进行日老顶周期来压步距：R
6000常每天一班的观测。为了保证观测的可靠性和准确性。南山矿有专L

h
55
20.18
m)3q327550门的矿压观测组。观测组由2名采煤技术人

7、员负责，测工5人。培训前，所有测工均经过了适当的培训教育，学习了矿压理论知识和矿老顶初次断裂极限跨距：压观测方法，明确了矿压观测的目的、任务及观测的要求，熟悉了仪2R26000
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m)器的构造、性能、工作原理和安装方法，能正确的操作使用、读数和
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550迅速排除故障。q

h3孤岛工作面开采的矿压规律分析
3.1顶板来压步距的确定。对于孤岛工作面老顶(基本顶)的初式中，h———老顶厚度。（转下页）·56·科技论坛600MW供热机组汽轮机给水泵轴功率不足问题分析与对策范军（中国神华煤制油化工有限公司榆林化工分公司，陕西榆林7190

8、00）摘要：目前，大容量