陈伯喜+陈刚+丁行增

摘 要：为探索与研究轻放工作面在回采过程中围岩受采动影响矿压及其显现规律， 我们对23上05工作面矿压进行了连续实时跟踪观测记录、采集、整理分析，总结出了矿压显现规律，为今后回采做好矿压预测预报、管理顶板、防范顶板事故发生都具有十分重要的指导意义。

关键词：轻放工作面；矿压显现；矿压预测

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.066

1 工作面地质及开采技术条件

23上05轻放工作面是二采区东翼第三个工作面，轨道顺槽为沿空送巷布置，其南面间隔3 m区段煤柱与23上03运输顺槽相邻，北侧未回采。井下标高-320～-387 m，3上煤层赋存稳定，全区可采，煤层厚度2.4～4.75 m，平均3.8 m，煤层结构简单，硬度系数为2～2.5，倾角10～24°，平均18°左右，直接顶、基本顶以细砂岩、中砂岩为主，厚度分别为9.8 m、21 m，工作面位于柴里向斜南翼，回采过程中有小型断层穿过，其中较大的落差2.8 m，倾角约为70°。

工作面采用伪倾斜单一走向长壁轻放后退式采煤法，采空区采用全部垮落法。采高2.2 m，采放比为1：0.73，回采巷道采用梯形11#矿用工字钢支护，工作面采用轻型放顶煤支架，基本架数量为126架，型号ZFQ2000-16/24，过渡架型号为ZFQ2800-17/26，上下各一架。

2 矿压观测及显现规律

2.1 观测内容

（1）支架前后柱阻力连续记录观测。采用KBJ-60Ⅲ-1型矿用数字综采支架压力计分别在工作面上、中、下部布置8个测点，上、中、下部各布置3、2、3个测点，分别布置在126#、110#、95#、80#、60#、30#、17#、5#液压支架上，其编号分别为1～8号，观测方法为连续记录随回采推进距离对应工作面各点压力，包括前后柱初撑力、末阻力，具体由矿压组负责采集整理数据。

（2）巷道围岩变形观测。在轨道顺槽布置5个断面观测点，其间隔为10 m，记录顶底、两帮随工作面推进各点变化量及影响范围。

2.2 数据整理分析及矿压显现运动规律

（1）工作面矿压随回采进行而产生变化规律。

通过收集分析大量数据整理得出图1，由此末阻力随推进关系的曲线图统计分析得出五次周期来压的步距，并结合来压期间巷道变形严重、煤壁片帮、顶板掉渣、安全阀频繁开启、闷雷声发生等现象确定为直接顶初次垮落步距平均值25.9米，老顶垮落后由于支撑及地质条件的变化，以后各次周期性垮落步距各不相同，垮落步距差别较大，老顶初次来压平均值48.82米，第一周期垮落步距平均值18.17米，其中5#支架因老顶初次来压后前柱安全阀损坏，因此无法观测周期来压。

（2）随回采进行超前围岩影响范围及移动距离。我们选择了典型的一、三、五三个断面作为研究对象，通过大量数据整理分析统计可知随工作面推进巷道顶底、两帮最大下沉量逐渐增加，当工作面推进至一断面时，老顶处于相对稳定运动阶段，顶板运动比较慢，因此顶底、两帮变形量比较小；当工作面推进至三断面时，此时正处于老顶初次来压阶段，老顶岩梁运动非常剧烈，顶底最大下沉量126 mm，两帮最大移近量70 mm，工作面超前支承压力对顶底的影响明显小于对两帮的影响范围，这主要是由于顶底板变形受到超前支护的约束，而巷道两帮的移近量在水平方向上基本不受约束。而移近量方面，虽然有超前支柱的约束，但顶底的变形依然明显大于两帮变形，这主要是因为巷道受到垂直支承力的影响，而水平應力则小得多所至，而对于第五断面由于受过断层，导致两帮松动，又处在老顶第一周期来压的影响，顶底变形正常，两帮移近量呈现异常。综上所述取支承压力对各断面影响范围平均值作为超前支护的合理范围： （15.68+25.65+21.2）/5=20.8 m ，（15.68+25.65+30.8）/5=24.04 m。

3 主要研究结论

3.1 顶板运动规律

在23上05工作面煤岩赋存条件下，直接顶初次垮落步距为25m，老顶初次来压步距范围是46～51m，初次来压平均值49m，周期来压步距范围是16～21m，周期来压平均值18m。

3.2 巷道变形规律

根据三个测点数据分析，在工作面回采过程中超前支护影响范围20.8m，而对两帮的平均影响范围24.04m，但支承压力对顶底移近量的影响明显大于两帮，在老顶初次来压时，顶底的最大下沉量为126mm，两帮最大的移近量为70mm，综合各种条件确定超前影响范围为20m，超前采用双排铰接顶梁配合单体液压支柱支护。

4 矿压防治

进一步加强矿压防治工作具体如下：首先在回采设计时尽量避免形成弧岛工作面及支承压力相对集中区域，避免对采等现象发生，从源头上排查、杜绝隐患；其次是加强采场及超前支护安全质量标准化工作，严格按规程作业，过断层及破碎带时要编制措施，保证有足够的初撑力，乳化泵压力不底于31.5Mpa，管路、阀组完好不漏液、不串液，安全阀动作灵敏可靠、向煤壁注水、严格管理控顶距等措施有效 管理顶板；第三加强日常矿压观测，及时进行预测预报，坚持防治结合的原则，达到标本兼治目的，如应力集中、矿压显现明显应采用钻孔、爆破卸压等措施进行及时卸压。

作者简介：陈伯喜（1975-），男，注册安全工程师。endprint