張雙樓煤礦綜放開采工作面礦壓觀測與分析

張雙樓煤礦綜放開采工作面礦壓觀測與分析

1地面采空區(qū)7煤張雙樓煤礦位于江蘇省徐州區(qū)政府大坪以西，1986年竣工。該井分為東翼和西翼。7111工作面位于東一下山采區(qū),是該礦下山延伸開采的第三個(gè)工作面,走向1362m,面長140m,煤層厚2.2～4.3m,平均厚為3.59m,傾角8°～30°,工作面標(biāo)高-612.5～-731.6m,兩道在走向上起伏變化較大,西起東一皮帶機(jī)下山,東至井田第二勘探線東420m,南臨7109工作面采空區(qū),北為未采區(qū)。該面7煤老頂為細(xì)砂巖,厚3.1～6.1m,直接頂為泥巖,厚4.2～5.0m。分界砂巖厚8.56m,7煤與分界砂巖的距離為56.67～69.42m,平均61.2m。該面機(jī)采最低高度2.0m,最大頂煤厚2.3m。該面直接底為泥巖,厚0.75m,老底為砂巖,厚17m左右,7、9煤間距25m。2正常周期來壓期間的支護(hù)強(qiáng)度7111工作面安裝ZFSB3000-15/26A型普通放頂煤支架89架,上、下端頭各安裝ZFSB4300-17/30型掩護(hù)式液壓支架2架,共93臺(tái),安裝壓力表372塊。在正常周期來壓期間支架承受的支護(hù)強(qiáng)度:p=hr+h1r1=(6.1+5.0)×27+2.3×14=331.9kN/m2式中h—老頂、直接頂厚度,(6.1+5.0)m;r—直接頂、老頂容重,27kN/m3;h1—最大頂煤厚度,2.3m;r1—煤的容重,14kN/m3;由上式知p<509.6kN/m2(ZFSB3000-15/26普通放頂煤支架的設(shè)計(jì)支護(hù)強(qiáng)度),故該支架支護(hù)強(qiáng)度滿足要求。3壓力和速度7111工作面自2003年7月9日安裝回采累計(jì)推進(jìn)728m時(shí),煤壁開始有較小淋水,持續(xù)淋水加大,頂板壓力也異常增大,液壓支架的壓力表顯示支架的工作阻力明顯增大,安全閥開啟率達(dá)到80%,部分立柱由于安全閥開啟速度慢,壓力表顯示支架最大工作阻力達(dá)到40～50MPa。煤壁片幫嚴(yán)重影響整個(gè)工作面,深度達(dá)1～3m。工作面在推進(jìn)中,正常涌水量達(dá)260m3/h,最高達(dá)400m3/h,是礦井開采史上前所未有的。47111工作面的礦壓突出規(guī)律4.1工作面正?；夭善陂g老頂控制該工作面正?；夭善陂g礦壓觀測結(jié)果如表1、2所示。根據(jù)觀測,在工作面正?；夭善陂g,當(dāng)工作面推進(jìn)12m時(shí),直接頂垮落,垮落高度5.09m,當(dāng)工作面推進(jìn)44m時(shí),老頂發(fā)生周期性斷裂和垮落,其步距為19m。4.2工作面在廢水中的礦壓結(jié)構(gòu)工作面掉水期間對該工作面進(jìn)行了礦壓觀測,結(jié)果如表3、4所示。4.3煤壁干巖段老頂加支護(hù)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化特征結(jié)果分為3個(gè)月(1)正?；夭善陂g片幫深度主要集中在0～0.5m之間,而在掉水期間深度集中在1～2m,最深可達(dá)3m;煤壁片幫長度正?；夭蓵r(shí)平均14.0m,占整個(gè)工作面的8%,而掉水期間片幫長度平均為16m,占整個(gè)工作面82.7%,幾乎遍及整個(gè)工作面。(2)在掉水期間當(dāng)工作面推進(jìn)到接近周期來壓1～3m時(shí),老頂下方的偽頂軟化,從而造成支撐壓力明顯移入煤壁區(qū),造成煤壁片幫,分界砂巖在該過程中通過老頂加在支架上,此時(shí)支架的支護(hù)強(qiáng)度:P=(hr+h1r1)+pk=331.9+100=431.9(kN/m2)式中P—掉水后支架承受的支護(hù)強(qiáng)度,kN/m2㎡;hr+h1r1—掉水前支架承受的支護(hù)強(qiáng)度,kN/m2㎡;Pk—水通過老頂加在直接頂上的水壓,該區(qū)頂板砂巖水的靜水壓力為100kN/m2。很明顯在頂板有水時(shí)加在支架上的壓力增加了30%。由于支架立柱作用不均衡性,使一些支架的支護(hù)強(qiáng)度超過立柱的設(shè)計(jì)能力,所以在掉水期間個(gè)別立柱發(fā)生缸體炸裂現(xiàn)象。5局部段頂板段植煤(1)由于頂板水造成支架承受力加大30%,使支架立柱超出承受能力,所以在頂板壓力較大區(qū)域的支架下方采用DZ系列的單體液壓支柱輔助支設(shè),每架兩棵,支柱支設(shè)在立柱的前方的頂梁下,從而提高支架的支護(hù)強(qiáng)度。(2)為了有效的防止片幫和冒頂,在預(yù)計(jì)周期來壓前1～2m處,在煤壁打兩排1.6m長的木錨桿,間排距800×800(mm2),距頂板500mm,每個(gè)周期打3個(gè)循環(huán),使片幫漏頂現(xiàn)象得到了控制。煤機(jī)割煤后及時(shí)移超前架,對端面距超過規(guī)定的局部地段在前梁上用錨鏈拴3.4～4.5m長鋼梁,使一端緊靠煤壁支護(hù)頂板,如圖1所示。(3)在頂水開采時(shí),必須嚴(yán)格控制采高,2.6m支架采高控制在2～2.1m之間較為合適,既可以減少片幫漏頂,也可使片幫深度得到控制。(4)對局部已經(jīng)發(fā)生冒頂?shù)膮^(qū)域,采用做超前支護(hù)的方法使煤機(jī)順利通過,如圖2所示。做超前采用2.5～3.5m長圓木,DZ2.5—DZ3.15單體做腿,一端搭在支架上,一端用單體做腿,每架兩棚,用舊道木、雙層菱形金屬網(wǎng)接實(shí)頂板,施工時(shí)采用手鎬落煤或放震動(dòng)炮,以預(yù)防頂板漏頂。(5)在片幫較深,頂板比較完整的地段,則在支架前梁用φ16cm以上圓木或半圓木撅頂,每架兩根沿走向鋪放,長度根據(jù)片幫深