摘 要：为了掌握魏墙煤矿1301工作面初采初放期间矿压显现特征，通过采用KJ508型矿山压力监测系统以及支架压力表等矿压监测设备对该工作面支架载荷进行实测和分析，揭示了该工作面初采初放期间矿压显现规律。结果表明：老顶初次来压步距最小为43.65m，最大为57.85m，平均为50.75m。支架来压期间平均循环末阻力为额定工作阻力的81.9%，表明来压期间支架工作阻力仍存在较大的富余量。该观测结果为魏墙煤矿后续工作面的安全回采提供基础资料和设计依据。

关键词：首采面；初采期；矿压规律

魏墙煤矿1301工作面是该矿的首采面，由于无可以借鉴的经验，因此，很有必要对该工作面初采初放期间的矿压显现规律进行实测和分析，用以掌握该盘区覆岩破坏运动规律，指导支架合理工作阻力的设计和顶板管理，从而保证工作面的安全高效回采，并为后续工作面安全开采提供参考[1-2]。

1工作面条件概述

1.1地质条件

1301工作面位于一盘区西翼开拓大巷南部，为矿井首采工作面，南至井田边界，西部为未开采区，东至包茂高速引道保护煤柱边界。该工作面煤层倾角平均小于5°。顶底板岩性如表1所示。

1.2生产条件

该工作面开采3#煤层，最大厚度为3.32m，最小厚度为3.13m，平均厚度为3.2m，工作面走向长度为2114m，倾斜长度为300m。

工作面共布置176架支架，其中，中间架（ZY10000～20/38D）型为167架，过渡支架（ZYG10000～20/38D）型为2架，端头支架（ZYT10000～20/38D）型为7架，机头3架，机尾4架。其中，ZY10000～20/38D型两柱支撑掩护式支架的主要技术参数如表2所示。

在回采过程中采用及时支护，一般情况下移架滞后采煤机后滚筒3～5架，在顶板破碎的时候，可以采用带压拉架的方式，当工作面顶板严重破碎的时候，必须割一架然后停机伸出伸缩梁或者拉架管理好顶板，然后开机割另一架。

2观测方案和设备

工作面支架载荷的变化反映了顶板的活动规律，在工作面推进过程当中，分别采用KJ508型矿山压力监测系统以及支架立柱上面的压力表等矿压监测设备进行支架工作阻力的监测，并将两者的数据进行交叉验证，以保证矿压数据的准确性[3]。其中，KJ508型矿山压力监测系统安置了3台主站共9个监测点，分别对应工作面上部（40#、41#、42#），中部（90#、91#、92#）以及下部（140#、141#、142#）支架，支架压力表主要监测43#、44#、45#、93#、94#、95#、143#、144#、145#等9个支架压力数据，同时观测每个测区处煤壁的片帮、端面冒落、安全阀开启等宏观矿压显现情况，从而掌握工作面不同部位以及整个工作面的矿压显现情况。1301工作面矿压观测测点布置如图1所示。

3矿压观测结果分析

3.1初次来压观测分析

由于在1301工作面初采初放期间，KJ508在线监测系统数据传输采用无线传输，系统很不稳定，故导致部分測点数据时有时无，很不完善，故本次矿压观测重点分析40#、41#、90#、91#、140#、141#等6架支架压力数据。

图2为工作面40#、41#、90#、91#、140#、141#支架工作阻力随工作面推进时间的变化曲线图。分析图2以及结合现场宏观矿压显现情况分析可知，工作面机头部分（40#～45#）从12月10日顶板开始来压，一直持续到12月13日来压结束，工作面累计推进43.65m，来压持续长度为15m；中间部分（90#～95#）从12月10日顶板开始来压，一直持续到12月17日来压结束，工作面累计推进57.85m，来压持续长度为23m；机尾部分（140#～145#）从12月12日顶板开始来压，一直持续到12月16日来压结束，工作面累计推进51.25m，来压持续长度为18m。因此，可得出1301工作面老顶初次来压步距最小为43.65m，最大为57.85m，平均为50.75m，来压持续长度平均为18.6m。

3.2初次来压关键层判别

采用中国矿业大学绿色开采与岩层移动课题组许家林教授研发的KBS关键层判别软件对1301工作面顶、底板岩性进行判别，判别结果如下图3所示。

由图3红色椭圆形圈定的判别结果可知，1301工作面老顶初次破断距最小为46.2m，最大为53.89m，平均为50.05m，与现场观测结果基本吻合。

3.3初次来压动载系数分析

动载系数是指老顶来压期间支架平均工作阻力与非来压期间平均工作阻力的比值，是评价顶板来压剧烈程度的重要指标之一。工作面老顶初次来压期间动载系数统计结果如表3所示。

由表3可知，老顶初次来压动载系数最小为1.10，最大为1.31，平均为1.20，老顶初次来压期间动载系数平均较小，表明该工作面老顶初次来压显现不明显。

4支架适应性分析

4.1支架初撑力分析

支架初撑力的大小，对控制顶板下沉和管理顶板有直接关系，因此必须保证支架有足够的初撑力[4-5]。而根据观测数据分析支架初撑力的实际大小对于评价支架的支护性能具有重要作用。因此，通过对观测期间支架的实际初撑力进行统计分析，得出该时间段内整个工作面对应不同位置支架实际初撑力的平均值，统计结果如表4所示。

由表4可知，工作面观测期间支架的实际平均初撑力为3788/KN，约为支架额定初撑力的47.88%，表明支架在实际操作中很不规范，导致支架实际初撑力偏低，不利于顶板的管理。

4.2初次来压期间压力分析

老顶初次来压期间支架平均循环末阻力统计结果如表5所示。

由表5可知，工作面上部（40#、41#）平均值为8615KN，中部（90#、91#）平均值为8267KN，下部（140#、141#）平均值为7689KN，总平均为8190KN，约占支架额定工作阻力的81.9%，说明在老顶初次来压期间支架工作阻力仍有一定的富余量。

5结论

（1）根据观测结果分析可知，1301工作面老顶初次来压步距最小为43.65m，最大为57.85m，平均为50.75m，与KBS关键层判别软件判别的结果基本吻合。

（2）支架的实际平均初撑力为3788kN，约为支架额定初撑力的47.88%，表明支架实际初撑力偏低，不利于回采工作面顶板管理。

（3）老顶初次来压期间支架平均循环末阻力为额定工作阻力的81.9%，说明在老顶初次来压期间支架工作阻力仍有一定的富余量。

参考文献：

[1]史元伟.采煤工作面围岩控制原理和技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[2]钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[3]刘培红，王刚.矿压监测系统在综采工作面得应用[J].煤，2003，12（1）：39-39.

[4]刘杰，宋金旺.塔山矿复杂特厚煤层综放首采面矿压规律[J].煤炭科学技术，2008，36（10）：29-31.

[5]史元伟.液压支架初撑力及工作阻力确定.煤炭学报，1985（9）.

作者简介：刘全辉（1985--）男，汉族，陕西西安人，中国矿业大学矿业工程硕士研究生毕业，工程师，现主要从事采矿工程、技术管理方面的研究。