工作面限采段矿压观测报告.docx
- 文档编号:9897295
- 上传时间:2023-02-07
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:232.16KB
工作面限采段矿压观测报告.docx
《工作面限采段矿压观测报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《工作面限采段矿压观测报告.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
工作面限采段矿压观测报告
××工作面限采段矿压观测报告
(从切眼至560m限采段)
编制单位:
编制人:
编制日期:
××工作面限采段矿压观测报告
(从切眼至560m限采段)
××工作面截止到2009年5月24日从切眼至560m限采段已回采完毕,期间经历了顶煤初次垮落、老顶初次来压和二十余次周期来压,为总结在此段范围内矿压显现特征,特作此阶段矿压观测报告。
一、观测目的、内容及方法
(一)观测目的
1、掌握采煤工作面上覆岩层运动规律,围岩和支架的相互作用关系,并进行顶板来压的预测预报。
2、对采煤工作面所使用的支护设备可靠性和适应性进行评定,以便改进和更新。
3、确定采动影响范围及支撑压力分布变化规律。
(二)观测内容
支架载荷、顶底板移近量、来压步距及强度、顶板破碎度及煤壁前方压力峰值点位置和来压时瓦斯涌出规律。
(三)观测方法
利用KJ216矿压在线监测系统结合现场观测记录的方法进行观测,因为KJ216系统具有数据记忆和自动绘制历史曲线功能,并能实时反映工作面支架的载荷,使矿压观测实现了实时监测和自动化。
二、工作面限采段与以往工作面相比所具有的特性
(一)工作面长度较大,面长180m,比以往工作面长64m,工作面上覆岩层垮落比以往工作面充分,影响范围较大。
(二)在560m限采段内60m段工作面62#-122#架限采3.0m,在40m段内工作面62#-122#架不限采,给此段内工作面的矿压显现带来了特殊性和复杂性。
三、观测结果分析
(一)顶煤初次垮落
1、顶煤初次垮落步距
工作面于2008年11月13日顶煤垮落,垮落高度和范围达到了直接顶初次垮落的标志,即判断为顶煤初次垮落,步距为24.5m(含切眼宽度7.5m)。
直接顶(顶煤)初次垮落步距的大小由岩层(煤层)的强度、厚度和节理裂隙的发育程度所决定,因顶煤上方直接顶多为厚度较薄的随采随落的砂质泥岩,所以工作面不同顶煤的厚度和节理裂隙的发育程度不同决定了顶煤初次垮落步距的不同。
工作面与以往工作面顶煤初次垮落步距对比如下:
工作面顶煤初次垮落步距对比表
工作面名称
A
B
C
D
E
初次垮落步距(m)
34
35
16.7
24
24.5
煤层厚度(m)
10
10
4
7
9
由对比表可以看出,在煤层条件相同的条件下,初次垮落步距基本与回采厚度(限采厚度)成正比。
即:
综放工作面煤层厚度较大的,初次垮落步距也较大。
2、直接顶类别及对生产的影响
因工作面顶煤初次垮落步距为24.5m,按照直接顶分类指标,属3类稳定顶板。
此类顶板易造成工作面支架拉移后顶煤不易垮落,并且放煤效果差,如果工作面持续不放顶煤,则极易形成悬臂梁。
(二)老顶的初次来压
1、初次来压时工作面矿压显现
2008年11月26日,工作面顶板压力增大,顶板发出闷雷声,工作面中部局部顶板破碎,顶板出现下沉,工作面中部至溜尾侧的支架出现卸载,顶底板移近量增大,煤壁片帮,下隅角瓦斯含量较高。
顶底板循环最大移近量为165mm,支架从顶板刚被煤机截割出的高度到支架顶梁后端切顶线处的顶底板移近量为500mm。
判断为老顶的初次来压,初次来压步距为70.7m(含切眼宽度7.5m)。
从顶煤初次垮落至老顶初次来压,工作面62#-122#架处于限采3.0m段。
地面矿压监测系统图如下:
工作面靠溜头侧25#架初次来压时压力曲线图
工作面中部55#架初次来压时压力曲线图
工作面中部65#架初次来压时压力曲线
工作面靠溜尾侧95#架初次来压时压力曲线图
由图表可以看出,支架拉移一个循环升够初撑力后在很短时间内出现卸载,说明上覆岩层活动剧烈,来压强度大。
由矿压观测系统和现场观测得知,工作面初次来压显现程度最为明显的是工作面中部,其次是溜尾侧,工作面溜头侧矿压显现较缓和。
2、初次来压矿压显现现象分析
初次来压期间工作面中部局部顶板(61-79#架)破碎,50-60#架顶板较矮,最大顶底板移近量500mm,支架控顶困难,造成端面顶板出现一定程度的冒落。
经分析,工作面中部为放煤段和不放煤段的分界点,造成此处在初次来压期间矿压应力较为集中,造成此处矿压显现最为明显。
初次来压期间,面中部至溜尾侧矿压显现明显,面中部至溜头侧矿压显现较缓和,分析后总结原因为以下两点:
(1)初次来压时此段范围工作面溜尾至61#架限采3.0m,工作面62#架至溜头限采9.0m,所以可以看做工作面一半为综采,一半为综放。
由矿压显现的基本规律可知,放顶煤工作面与非放顶煤工作面相比,在顶板以及煤层条件、力学性质相同情况下,综放工作面开采的支撑压力分布范围大,峰值点前移。
由此可以解释为什么工作面放煤段矿压显现较缓和而不放煤段矿压显现较明显。
(2)溜尾至61#架不放顶煤,在支架前移后不放顶煤极易形成悬臂梁,悬臂梁的出现导致老顶断裂后,压力峰值点位置相当一部分集中在工作面支架上,导致此段压力增高,矿压显现明显。
初次来压期间工作面回风侧隅角瓦斯比来压前含量超限,分析为一是工作面放煤后工作面后端在老顶的支撑下形成空洞,后部瓦斯涌出后占据空洞内的空间,老顶来压垮落后,空洞内积留的瓦斯涌出造成工作面回风侧隅角瓦斯含量增高。
二是此段范围内工作面溜尾至61#架后部不放煤,造成大量破碎煤体遗留在采空区,破碎煤体涌出的瓦斯在老顶的支护下占据顶煤的原始空间,初次来压后,老顶垮落压实原顶煤空间,后部瓦斯占据的空间被上部岩体侵入,造成工作面初次来压期间后部瓦斯涌出采空区,造成回风侧隅角瓦斯含量超限。
初次来压过后,工作面中部顶板仍呈破碎状态,但压力较小,推进8m后才基本转好。
造成此现象的原因为初次来压造成的压力峰值点在煤壁前方,在工作面还没推进至此位置时,煤体已被压酥,所以初次来压过后,工作面中部仍有部分支架顶板破碎,控顶困难。
3、初次来压强度
工作面初次来压强度为来压时和来压前支护阻力平均值的比值,反应了初次来压强度的大小。
因初次来压前,工作面的平均支护阻力为28MPa,初次来压时工作面的支护阻力平均值为34MPa,所以初次来压强度系数为:
1.21。
(三)老顶的第一次和第二次周期来压
工作面推进到90.2m处时,工作面顶板压力增大,支架出现大面积卸载,煤壁片帮,由矿压监测系统和现场观测,判断为老顶的第一次周期来压。
第一次周期来压步距为19.5m。
从老顶初次来压至第一次周期来压期间,全工作面限厚9.0m回采。
地面监测系统图为:
工作面溜头侧25#支架周期来压压力图
工作面溜头侧35#支架周期来压压力图
工作面中部65#支架周期来压压力图
工作面靠溜尾侧85#架周期来压压力图
工作面靠溜头侧105#支架周期来压压力图
由监测系统和现场观测得知,此次周期来压全工作面显现明显,因为初次来压过后,全工作面限采9.0m,不存在不放煤段,所以全工作面矿压显现基本相同。
工作面第二次周期来压与第一次周期来压矿压显现基本相同,来压步距为16.3m。
两次周期来压都在全工作面放煤时出现,来压强度较初次来压强度缓和。
(四)第三次周期来压
1、矿压显现
工作面第三次周期来压与前两次周期来压相比,矿压显现剧烈,来压时,工作面支架在短时间内快速卸载,顶底板移近量即煤机刚截割后的顶底板高度和支架压矮后顶梁末端切顶线处顶板高度最大差值为905mm,来压步距比前两次加大,为28m,工作面中部出现淋水,且淋水量大。
2、现象分析
第三次周期来压与前两次周期来压强度明显加大,步距加大,且前两次没有出现明显顶板淋水,此次来压伴随淋水,且水量大,针对此现象,现分析如下:
当采煤工作面上覆岩层存在多层坚硬岩层时,对采场来压产生影响的可能不止是邻近煤层的第一层坚硬岩层,有时上覆第二层、甚至第三层坚硬岩层也成为老顶,它们破断后会影响采场来压显现,从而导致采场周期来压步距并不是每次都相等。
由矿压理论可知,当存在两层或两层以上老顶会导致采场周期来压步距呈现一大一小周期性变化和来压强度呈现以一高一低周期性变化。
工作面地质柱状图如下:
工作面部分地质柱状图
由地质柱状图可知,煤层上方是平均0.5m厚的直接顶,直接顶上方有两层坚硬岩层,第一层为平均13.2m厚的粗粒砂岩,第二层为平均15.6m厚的细粒砂岩,两层坚硬岩层总厚度为28.8m。
由此可知,当这两层岩层一层断裂而另一层没断裂,和两层岩层同时出现断裂时,工作面所出现的矿压显现肯定有区别。
因来压步距加大会导致来压强度较大,来压强度大,会在煤层至上覆老顶岩层产生丰富的裂隙,裂隙将煤层顶板砂岩含水引至工作面,造成工作面淋水大。
所以经综合考虑,第三次周期来压极有可能是煤层上覆两层坚硬岩层同时出现断裂,导致来压步距、强度比前两次周期来压都明显加大。
因第三次周期来压时工作面推进140m,根据现在许多矿井的生产经验,工作面推进距离接近工作面长度时,坚硬顶板极易出现“见方易垮”的现象,造成顶板破坏、垮落充分。
进一步解释了此次来压强度较大的特点。
3、第三次周期来压强度:
来压时平均支护强度为:
36MPa,来压前平均支护强度为28MPa,来压强度系数为:
1.29
(五)第四次周期来压至560m限采段结束期间的周期来压
工作面在限采段推进时,上次周期来压过后和下次周期来压前,工作面有时需经过限采线,工作面62#-122#架有时为限采3.0m有时不限采,造成工作面周期来压时步距、强度和工作面显现剧烈的地点极不一致,给总结此段内的矿压显现规律带来了困难。
上次周期来压过后和下次周期来压前,工作面没有经过限采线时,如62#-122#架不限厚3.0m开采即全工作面放煤时,来压显现与第一二次周期来压相同,如62#-122#架限厚3.0m开采时,来压显现与初次来压时相同,工作面中部至溜尾侧矿压显现比至溜头侧较为剧烈。
560m限采段结束后,期间所有的周期来压强度、步距都没有第三次周期来压时强度和步距大。
工作面矿压显现剧烈的地点集中表现在工作面中部。
四、结论及建议
(一)支架与围岩的相互作用关系
工作面与围岩的相互作用关系为:
工作面上覆岩层的断裂和回转都是通过直接顶和顶煤作用到支架上,工作面支架又通过对顶煤和直接顶的支护控制间接控制老顶,使老顶活动不至于影响工作面的正常生产。
支架和上覆坚硬岩层之间的关系为间接关系,支架和顶煤为直接关系,处理好顶煤对缓解矿压显现起到至关重要的作用。
表现在:
在周期来压过后,下次周期来压前,尽量将顶煤放净,避免出现悬臂梁。
在周期来压时,加快工作面推进速度,避免出现直接顶破碎,造成支架支护困难,失去支架的有效支护能力。
(二)ZF7500/18/35支架的支护能力评定
工作面经过初次来压和多次周期来压,ZF7500/18/35支架的工作阻力在老顶断裂回转给工作面带来压力后呈中速卸载状态,加快推进速度后并没有给工作面生产造成影响。
截止到560m限采段结束,工作面立柱共更换6颗,其中有5颗立柱密封被打穿串液。
经过综合评定,支架能够满足生产,建议定期校订安全阀,确保正常卸载。
(三)两顺槽超前支护
工作面在回采期间,两顺槽超前支护段没有出现顶板大面积下沉现象,顶煤初次垮落、老顶初次来压和周期来压期间超前支护段顶板完整,巷道变形量不大,没有出现顶板破碎现象。
(四)因老顶初次来压时工作面中部顶板破碎情况推进8m后才恢复完整,因此可以确定来压时压力峰值点在工作面前方8m左右处。
(五)来压期间,工作面中部矿压显现剧烈,因此建议工作面来压时,加快工作面推进速度,移架时跟机移架并确保支架的支护强度,工作面中部尽量超前移架,减小顶板破碎度,以减少老顶来压对生产影响。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工作面 限采段矿压 观测 报告