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°,工作面標高-612.5～-731.6m,兩道在走向上起伏變化較大,西起東一皮帶機下山,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強度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型掩護式液壓支架2架,共93臺,安裝壓力表372塊。在正常周期來壓期間支架承受的支護強度: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計支護強度),故該支架支護強度滿足要求。3壓力和速度7111工作面自2003年7月9日安裝回采累計推進728m時,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到40～50MPa。煤壁片幫嚴重影響整個工作面,深度達1～3m。工作面在推進中,正常涌水量達260m3/h,最高達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工作面正常回采期間老頂控制該工作面正?；夭善陂g礦壓觀測結果如表1、2所示。根據(jù)觀測,在工作面正常回采期間,當工作面推進12m時,直接頂垮落,垮落高度5.09m,當工作面推進44m時,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構工作面掉水期間對該工作面進行了礦壓觀測,結果如表3、4所示。4.3煤壁干巖段老頂加支護強度隨時間的變化特征結果分為3個月(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3m;煤壁片幫長度正常回采時平均14.0m,占整個工作面的8%,而掉水期間片幫長度平均為16m,占整個工作面82.7%,幾乎遍及整個工作面。(2)在掉水期間當工作面推進到接近周期來壓1～3m時,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,此時支架的支護強度:P=(hr+h1r1)+pk=331.9+100=431.9(kN/m2)式中P—掉水后支架承受的支護強度,kN/m2㎡;hr+h1r1—掉水前支架承受的支護強度,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,使一些支架的支護強度超過立柱的設計能力,所以在掉水期間個別立柱發(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,每架兩棵,支柱支設在立柱的前方的頂梁下,從而提高支架的支護強度。(2)為了有效的防止片幫和冒頂,在預計周期來壓前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,每個周期打3個循環(huán),使片幫漏頂現(xiàn)象得到了控制。煤機割煤后及時移超前架,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頂板,如圖1所示。(3)在頂水開采時,必須嚴格控制采高,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,采用做超前支護的方法使煤機順利通過,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)接實頂板,施工時采用手鎬落煤或放震動炮,以預防頂板漏頂。(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