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1、淺埋煤層礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律摘要:神府東勝礦區(qū)是目前我國(guó)探明儲(chǔ)量最大的煤田，埋藏淺、上覆厚松散沙層是神東礦區(qū)煤層的典型賦存特征。但礦井初期開(kāi)采實(shí)踐表明，煤層埋藏淺卻不一定礦壓顯現(xiàn)緩和。若支護(hù)不當(dāng)則容易發(fā)生冒頂事故。關(guān)鍵詞:淺埋煤層礦壓顯現(xiàn)支護(hù)0引言神東礦區(qū)探明儲(chǔ)量大、煤質(zhì)優(yōu)，是西部煤田大開(kāi)發(fā)的重要戰(zhàn)略要地。埋藏淺、上覆厚松散沙層是該礦區(qū)煤層的典型賦存特征。為掌握這種特殊條件下的頂板破斷和來(lái)壓規(guī)律，以尋求有效的頂板控制方法，我們先后對(duì)大柳塔C202普采工作面、1203綜采工作面、進(jìn)口設(shè)備裝備的20601綜采工作面以及20604高產(chǎn)高效工作面進(jìn)行了礦壓觀測(cè)，通過(guò)對(duì)這四個(gè)
2、不同支護(hù)條件的長(zhǎng)壁工作面的實(shí)測(cè)來(lái)認(rèn)識(shí)淺埋煤層工作面的礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律[1]。1礦壓顯現(xiàn)情況神東礦區(qū)地層賦存特征屬于典型淺埋深煤層或近淺埋深煤層。神東礦區(qū)地層賦存的總特征是：煤層埋藏淺，頂板基巖薄，地表為厚沙土覆蓋層。在神東礦區(qū)開(kāi)發(fā)的初期和中期，基本上為典型淺埋煤層或近淺埋深煤層[2]。1.1各工作面的礦壓顯現(xiàn)主要特點(diǎn)這四個(gè)工作面的礦壓顯現(xiàn)情況簡(jiǎn)單概括如下[3]：1.1.1大柳塔煤礦C202試采工作面是該礦區(qū)第一個(gè)長(zhǎng)壁工作面，采高2.0m，覆巖中基巖厚20-50m，沙土載荷層厚15.0-30.0m，礦壓顯現(xiàn)主要特點(diǎn)如下：①老頂初次來(lái)壓步距為24m；周期來(lái)壓明顯，一
3、般為6～9m。②來(lái)壓時(shí)頂板沿煤壁產(chǎn)生臺(tái)階下沉，下沉量達(dá)350～600mm，臺(tái)階下沉范圍沿工作面長(zhǎng)度最大達(dá)70m（工作面長(zhǎng)度為102m）；③摩擦式金屬支柱不能夠平衡頂板壓力，不利于管理頂板。1.1.2大柳塔煤礦1203綜采工作面是該礦區(qū)第一個(gè)普通綜采工作面面，采高4.0m，覆巖中基巖厚15~40m，沙土載荷層厚15.0~35.0m，礦壓顯現(xiàn)主要特點(diǎn)如下：①工作面初次來(lái)壓頂板出現(xiàn)自工作面到地表沿煤壁的全厚度切落。工作面中部約90的范圍內(nèi)（工作面長(zhǎng)度為150m）頂板沿煤壁切落，其中31m的范圍內(nèi)切落最為嚴(yán)重，頂板最大臺(tái)階下沉量達(dá)1000mm，工作阻力為3500kN/架，
4、液壓支架安全閥開(kāi)啟率達(dá)100%，支架活柱下縮量達(dá)260mm，在液壓支架下架設(shè)3根液壓支柱才控制住了頂板繼續(xù)下沉，防止了支架大面積被壓死，礦壓顯現(xiàn)劇烈；②工作面周期來(lái)壓同樣為覆巖全厚整體切落，觀測(cè)期間4次周期來(lái)壓支架載荷急劇增加，安全閥大部分開(kāi)啟，頂板淋水增大，部分支架油缸臌脹和脹裂；來(lái)壓步距最大15m，最小9.4m，平均12.0m；③初次來(lái)壓時(shí)，工作面和開(kāi)切眼煤壁線對(duì)應(yīng)的地表出現(xiàn)地塹，地塹落差為0.22，說(shuō)明初次來(lái)壓覆巖移動(dòng)直至地表，頂板基巖的破斷是全厚度切落，其切落線就沿工作面煤壁。周期來(lái)壓地表同樣出現(xiàn)地塹式臺(tái)階下沉，但臺(tái)階下沉位置不再在工作面煤壁線上方，而是在
5、工作面支架的后端，其地塹式臺(tái)階落差達(dá)1.2m[4]。1.1.3大柳塔煤礦20601工作面為該礦區(qū)第一個(gè)高產(chǎn)高效工作面，采高4.0m，覆巖中基巖厚40~45，沙土載荷層厚23~55m，礦壓顯現(xiàn)主要特點(diǎn)為：①2工作面選用德國(guó)進(jìn)口的WS1.7-210/450型掩護(hù)式液壓支架，完全能夠平衡頂板壓力，因?yàn)橹Ъ芙^大多數(shù)是在初撐力和85%額定工作阻力之間工作，基本頂來(lái)壓時(shí)支架平均工作阻力為額定工作阻力的89.4%，最大平均工作阻力為額定工作阻力的92.6%，這說(shuō)明即使在基本頂來(lái)壓時(shí)支架額定工作阻力仍有富余；②工作面未出現(xiàn)象1203工作面那樣的臺(tái)階下沉，上覆基巖在煤壁處不再出現(xiàn)貫
6、通上覆基巖全厚的切落；③工作面中部的頂板壓力大，而兩端相對(duì)較小。1.1.4大柳塔煤礦20604為該礦區(qū)產(chǎn)量最高的高產(chǎn)高效工作面，采高4.3m，覆巖中基巖厚42.6，沙土載荷層厚56m，礦壓顯現(xiàn)主要特點(diǎn)如下：①工作面采用德國(guó)進(jìn)口的WS1.7型掩護(hù)式液壓支架。來(lái)壓時(shí)，工作面中部大部分支架達(dá)到額定工作阻力，工作面出現(xiàn)微小臺(tái)階下沉；②初次來(lái)壓期間工作面來(lái)壓分布中部壓力明顯大于兩側(cè)。1.2淺埋煤層礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律下面對(duì)已有的C202普采工作面、1203綜采工作面、20601高產(chǎn)高效工作面和20604工作面高產(chǎn)高效工作面礦壓觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，基本情況如表2.2所示，淺埋
7、煤層礦壓顯現(xiàn)具有如下基本規(guī)律：①淺埋煤層工作面礦壓顯現(xiàn)的突出特點(diǎn)是頂板基巖沿全厚切落，基巖破斷角較大，破斷直接波及地表。來(lái)壓期間有明顯的頂板臺(tái)階下沉和動(dòng)載現(xiàn)象；②典型的淺埋煤層工作面頂板為單一關(guān)鍵層，載荷層厚度較大，老頂巖塊不易形成穩(wěn)定的砌體梁結(jié)構(gòu)；③工作面來(lái)壓分布為中間大兩端小，符合板破斷特征。④基巖與載荷層厚度之比JZ（以下簡(jiǎn)稱基載比）對(duì)來(lái)壓強(qiáng)度和顯現(xiàn)特征有重要影響。當(dāng)JZ<0.8時(shí)，工作面都出現(xiàn)了頂板沿煤壁臺(tái)階下沉，而當(dāng)JZ>0.8時(shí)則沒(méi)有出現(xiàn)頂板臺(tái)階下沉。⑤加快推進(jìn)速度，來(lái)壓步距增大，減小了老頂臺(tái)階巖梁的塊度，減緩了頂板載荷傳遞，從而提高了結(jié)構(gòu)
8、的穩(wěn)定性和
