7403N下段综采工作面矿压观测分析Word格式.docx
《7403N下段综采工作面矿压观测分析Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《7403N下段综采工作面矿压观测分析Word格式.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
（二）地表对应位置
7403N下段工作地表对应位置老鹰岩与杨柳井一带，现开采至杨柳井一带，工作面风巷现在采场对应地表蒲河直线距离144.6m，蒲河地表地层为飞仙关六段（T1f6）页岩，工作面嘉陵江一段（T1j1）至四段（T1j4）灰岩。
工作面井下开采标高-296m～-411m，对应地表标高+300～+350m；
面位于南桐煤矿北翼三采区，是公司首个大倾角中厚煤层综采工作面，最大采深761m。
（3）工作面支护情况：
工作面采用ZY4000/15/37Q大倾角掩护式液压支架支护（由大江厂设计山东矿机制造，初撑力31.5MPa、3096kN，工作阻力40.7MPa、4000kN，支架最低位置外形尺寸（长×
宽×
高）5945×
1380×
1500，支撑高度1500～3700）支架共有113架；
工作面刮板输送机选为SGZ-730/400型（运输能力：
800t/h、链速：
1.1m/s），采煤机选型为MG250/630-AWD型采煤机（牵引速度：
0～5m/min），工作面上下端头采用单体支柱配铰接顶梁支护，上端头倾斜长约2m，下端头倾斜长约5.5m。
（四）开采进度：
年份
2015
合计
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
推进度
12
9
15
8．5
5．5
78
2015年1月1日至今，工作面推进度如下：
三、工作面矿压监测方案
（一）、目标和任务
7403N下段综采工作面采用倾斜长壁全部垮落采煤法，利用双滚筒采煤机割煤、工作面选为SGZ-730/400型刮板输送机运煤，用全部垮落法放顶。
为摸清7403N下段综采工作面矿压规律及所选液压支架的适应性，需分析工作面顶板的活动规律及矿压显现特征，同时对所选支架型号及其性能进行深入分析，评价支架对工作面顶板运动的适应性，为工作面顶板管理、支护强度的确定提供科学依据。
因此，有必要对7403N下段综采工作面回采期间的矿压信息、支架工作阻力、受力状态等数据进行采集并分析，同时进一步对支架的适应性和支护参数进行分析和优化，从而得到反映顶板活动规律和支架适应性分析的相关技术参数，实现以下目标和任务：
（1）在7403N下段综采工作面特定的生产技术和地质条件下，掌握工作面上覆岩层运动规律，划分采场顶板类别，分析支护参数和顶板管理措施的合理性。
（2）分析工作面支架适应性，通过对工作面回采期间进行矿压监测，分析监测数据并提出可行性建议，为判断工作面支架支护质量和改善支护效果提供科学依据。
（3）通过7403N下段综采工作面矿压观测，掌握了该工作面煤层顶板初次来压和周期来压步距、工作面支架支护强度、围岩破坏活动过程煤壁中应力变化大小和应力影响范围。
（二）、研究内容
（1）掌握采场直接顶、基本顶来压显现特点、步距和强度，对工作面顶板分类；
（2）观测直接顶悬顶和冒落特点，掌握顶板运动规律，确定需控岩层范围和参数；
（3）支架工作特性，工作阻力分布及支架适应性分析；
（4）工作面矿压规律对研制支护设备，合理安排工序，合理选择采煤参数，进行顶板控制设计的影响；
（5）评价ZY4000/15/37Q掩护式大倾角液压支架在7403N下段综采工作面的适应性，在总体研究支架结构、承受载荷、左右两柱受力偏差、工作阻力等指标的前提下，进一步分析其现场实际使用工况。
（三）、矿压监测设备选择
7403N下段综采工作面支架载荷监测设备采用尤洛卡矿业安全股份有限公司生产的KJ216A煤矿顶板动态监测系统。
该系统是用于煤矿综采支架工作阻力监测实时在线监测系统。
系统将计算机监测技术、数据通讯技术和传感器技术融为一体。
实现了复杂环境条件下采场矿压运动规律在线监测，对可能的顶板灾害进行预测预警。
（四）、监测设备的安装
7403N下段综采工作面走向长度124～150m，平均137m；
工作面倾向长度183～191m，平均187m。
工作面安装113架，
在7403N下段综采工作面均布安装15台矿压监测设备，分别布置在工作面上部安装5台，工作面中部安装5台，工作面下部安装5台。
对综放支架初撑力、工作阻力进行连续监测。
每个监测分机上的三个压力监测通道为2个，分别安装在支架前、后柱，以监测它们的压力变化情况。
（五）、观测要求
为了分析工作面顶板运动参数，必须捕捉到采场顶板的初次来压和多次周期来压，掌握顶板来压的宏观规律，同时为支架适应性评价、合理工作阻力确定等提供理论分析的实测基础资料。
为了对支架的初撑力，末阻力进行观测。
每天要记录工作面的推进度以及主要的煤壁片帮、顶板冒落、支架倾斜、顶梁仰俯等宏观矿压显现。
分析整理数据，得出当天工作面推进各循环的的初撑力，平均工作阻力，末阻力。
为了充分掌握顶板的运动规律，从工作面开始试生产开始观测，直到到工作面经历多次周期来压至回采结束，对监测到的数据进行了系统分析，掌握顶板运动规律。
四、工作面矿压显现特征及顶板运动规律
（一）、工作面顶板需控岩层
工作面支架载荷是采煤造成的顶板运动的综合反映，它包涵着丰富的顶板运动规律信息，通过对支架载荷的分析可以推断需控制岩层的范围，支架工作阻力的周期性变化反映了顶板的周期性断裂和运动规律。
支架实际载荷和额定阻力的比较反映了支架对顶板运动的适应性。
综采工作面采场的需控岩层范围主要包括直接顶和基本顶及其上部岩层运动的作用影响范围。
（二）、工作面支架工作阻力的确定
1、计算支护强度
Pt=9.81HRK
=9.81×
3.5×
2.5×
=429.186（KN/m2）
式中：
Pt：
工作面合理的支护强度（KN/m2）
H：
采高（3.5m）
R：
直接顶岩石视密度，一般可取2.5t/m3
K：
直接顶厚度和采高之比，一般取4～8。
（取5倍）
2、参考表4-1和ZY4000/15/37Q掩护式大倾角液压支架支术参数，选用ZY4000/15/37Q掩护式大倾角液压支架能满足顶板所需强度。
3、工作面安装和上下端头支护情况
根据现场实际条件。
工作面共安架113架，上、下端头选用DZ1800～2800-300/100型单体液压支柱配B-800型铰接顶梁支护沿走向托顶齐梁正悬臂支护，有效的支护工作面顶板。
从运输巷到轨道巷依次编号为1～113号支架。
表4-1预计工作面矿压参数参考表
序号
项目
单位
同煤层实测
本面选取或预计
顶底板条件
老顶厚度
m
7.2
9.0
直接顶厚度
1.1
0.5
直接底厚度
0.2～0.3
0.15
直接顶初次垮落步距
2～3
初次来压
来压步距
10～12
最大平均支护强度
KN/m2
595
600
最大平均顶底板移近量
mm
来压显现程度
明显
周期来压
6～10
T/m2
17．21
平时
14．65
60
直接顶悬顶情况
能随回柱冒落
底板容许比压
MPa
27.9
直接顶类型
类
基本顶级别
级
一级
10
巷道超前影响范围
20
11
最大控顶距
4．640
最小控顶距
4．040
13
放顶步距
0.6
（三）、工作面支架荷载监测分析
该工作面在开采过程中，由于受地质条件的影响，多次出现工作面片帮和冒顶，推进缓慢，从矿压在线监测形成到8月止，工作面共进78m左右，根据回采情况，选择4月、5月来分析该工作面周期来压的步距和强度，其中4月至5月底,工作面共推24m，现将其观测资料整理分析如下。
根据综采支架压力计算机监测系统所记录数据统计出在工作面4月～5月推进期间部分支架的压力变化曲线，如图4-1～4-7。
图4-11#测站压力变化曲线
图4-23#测站压力变化曲线
图4-35#测站压力变化曲线
图4-47#测站压力变化曲线
图4-59#测站压力变化曲线
图4-611#测站压力变化曲线
图4-713#测站压力变化曲线
4-2实测直接顶、基本顶运动参数
次数
周期来压步距（m）
1#
3#
5#
7#
9#
11#
13#
平均
9.9
9.7
9.8
由图4-1至图4-7的支架平均压力随工作面推进距离的变化曲线，结合现场实际观测中宏观矿压显现，对1#、3#、5#、7#、9#、11#、13#测站对应支架工作阻力变化曲线分析，。
根据表4-2统计分析计算表可知，工作面基本顶周期来压步距平均为9.8m，最大约为13m。
（2）基本顶来压强度
基本顶周期来压期间，支架压力较大，且支架压力呈现周期性增加和减小的变化，具体基本顶来压期间支架的压力数值如表4-3所示。
根据表4-3基本顶来压期间强度的统计分析，可知，基本顶来压期间工作面来压强度28～45MPa，平均为37.2MPa。
表4-3基本顶周期来压强度统计分析计算表
来压次数
基本顶来压强度/MPa
1次
42
35
46
32
36
45
2次
37
44
40
29
38
28
平均值
39.5
43
34.5
32.5
41.5
30
基本顶周期来压强度
37.2
五、顶板运动规律分析
通过分析支架每循环压力曲线变化特征来分析支架工作状态。
支架工作状态是采场上覆岩层的运动变化情况的直接反映，因此通过支架压力的变化能够准确判断出采场上覆岩层的运动变化情况。
由于岩层具有相对稳定运动过程和显著运动过程两个阶段。
在相对稳定运动过程中，岩梁的运动幅度小，对采场矿压的影响不明显，支架上的压力显现
升级会员 