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1、内蒙古双欣矿业有限公司414108综采工作面矿压观测方案内蒙古双欣矿业有限公司山东科技大学矿业与安全工程学院2015年6月10日414108工作面矿压观测方案目 录目 录01 矿压观测的目的和意义12 工作面概况及开采技术条件32.1 工作面概况32.2 工作面顶板控制及采煤方法53 矿压观测方案设计93.1 414108工作面矿压观测93.2 工作面底板比压测定113.3 超前支承压力分布规律观测163.4 顺槽围岩稳定性（支护体系）评估183.5 顶板离层观测203.6 工作面侧向支承压力监测214 项目研究预期目标235 研究进度及经费预算241 矿压观测的目的和意义414108工作面为
2、双欣煤矿41采区首采工作面，开采4-1煤层，在该工作面正上方大约0-1875m范围内为实体煤，1876-3257范围上部为222201工作面采空区，且414108工作面在1876-3257范围内两顺槽为内错布置，其中辅助顺槽内错14.5m，胶带顺槽内错24.5m。414108工作面采用综合机械化走向长壁后退式一次采全高采煤法回采工艺，全部垮落法管理顶板，工作面每天回采19个循环，每循环进尺0.8m，平均割煤高度5.5m。工作面端头选用ZYT11000/25/50D型端头液压支架7架，ZYG11000/25/50D型过渡支架4架，中间支架选用ZY11000/28/63D型支撑掩护式支架109架，
3、支架全部使用北京天地玛珂电液控制系统有限公司国产SAC型电液控制系统；ZY11000/28/63D型支撑掩护式支架最大控顶距6220mm，最小控顶距5420mm；工作面运输顺槽和辅助运输顺槽采用两组ZCZ15000/25/42型超前支架组，超前支架最大支护高度4.2m，总宽度3560mm；辅助运输顺槽和胶带运输顺槽均采用超前支架的方式进行支护，支护长度分别为24.5m、21.5m。由于414108工作面埋深较浅，在132-169m之间，同时该工作面直接顶为细粒砂岩，厚度30.64m，物理力学特性尤其是单轴抗压强度未知（灰白色，巨厚层状，成分以石英为主，长石次之，含云母，半坚硬，粉砂填隙，分选中
4、等，细粒砂状结构，均匀层理。从成分来看以石英为主，强度可能属于中硬覆岩，建议进行岩石成分分析及基础力学试验），直接顶为砂质泥岩，厚度6.34m，强度未知（灰色，半坚硬，参差状断口，泥质结构，风化破碎，水平纹理。强度可能属于软弱底板，建议进行岩石成分分析及基础力学试验）。由于414108工作面属于浅埋煤层，同时采高较大，矿压显现剧烈、顶板来压强度大，如不加以有效控制，会严重影响生产的正常进行。另外，工作面开采时的围岩活动引起了上覆岩层活动规律的变化而带来的两巷煤柱的合理留设问题、两巷的合理支护形式和参数问题、支架的合理选型与综采技术配套等问题不仅为414108工作面的安全回采提供依据，同时通过该
5、工作面的研究可为41采区其它工作面安全高效生产提供科学依据。本次研究的主要内容包括：（1）414108工作面矿压显现规律研究工作面初次及周期来压步距分析；工作面超前应力分布规律研究；工作面支架适应性评价。（2）414108工作面顺槽支护体系评价巷道围岩状态观测；锚杆、锚索工作阻力观测；巷道收敛变形观测。（3）工作面区段煤柱合理留设实体煤下，现场观测及研究范围0450m；22煤采空区下，现场观测及研究范围1800m2250m。2 工作面概况及开采技术条件2.1 工作面概况2.1.1 工作面位置及井上下关系414108工作面为杨家村煤矿41采区第一个采煤工作面，工作面开采4-1煤层，该工作面西侧1
6、5m为222203工作面采空区，东侧15m为222201工作面采空区，上部、下部煤层均未开采，均为实炭区，具体情况详见表2.1所示。表2.1 工作面位置及井上下关系表水平名称一水平（+1344m）采区名称41采区地面标高（m）1444.11545.8井下标高（m）1312.31376.2地面相对位置该工作面位于井田中部，北部为巴龙图煤矿工业广场保护煤柱，停采线南500m为井田边界，西部200m为巴龙兔沟，东部1600m为井田边界，北-神110KV线路、神-铜35KV线路、北-高110KV供电线路、和部分土路从工作面上部穿过，其余为一片山丘。井下位置及四邻采掘情况该工作面位于41采区中部；南部为
7、4-1煤层辅助运输大巷；西部为414109工作面辅助运输顺槽，目前正在掘进；东部为414107工作面，尚未开拓；顶部为2-2上煤层222201工作面采空区；底部为5-1上煤层尚未开拓。停采线位置井下位置：位于414108辅助运输顺槽FF8导线点以里14.7m，414108胶带运输顺槽2J4导线点以里34m。回采对地面设施影响该工作面回采区域地面有高压铁塔，预计回采过程中将对高压线路产生影响。工作面回采后地面将有明显塌陷，回采期间要定期对地面进行岩移观测，积累资料，为其它工作面开采提供参考依据。回采长度(m)3258倾斜长度(m)202面积(m2)6581162.1.2 地质构造根据巷道实际揭露
8、和地质资料，414108工作面地质构造较简单，没有陷落柱、火成岩侵入等其他因素，存在的断层对工作面的开采有一定影响。井田位于东胜煤田的中南部，其构造形态与区域含煤地层构造形态一致，总体为一向南西倾斜的单斜构造，地层产状平缓，煤岩层走向102152，倾向192242，倾角010，平均1。（1）414108辅助运输顺槽撤面道往里1286m揭露一正断层：倾向140倾角50落差2.3m。对工作面回采影响较大。（2）414108胶带运输顺槽撤面道往里1494m揭露一正断层：倾向120倾角75落差2.0m。对工作面回采影响较大。（3）工作面回采至850m处时受巴龙图背斜的影响，附近坡度变化较小约为3对工作
9、面的影响不大。综合分析，这两条断层延展方向大体一致，有可能是同一条断层横穿工作面，工作面回采至该位置时要制定过断层专项措施，强化顶板管理，确保安全生产。2.1.3 煤层及煤层顶底板（1）煤层4-1煤层位位于延安组二段中部，上距3-1煤层26.5950.01m，平均36.53 m。下距5-1上煤层15.0035.13m，平均21.39m。煤层总厚度2.506.52m，平均5.38m。可采见煤点煤层利用厚度2.206.45m，平均5.30m，属厚煤层，呈现东厚西薄。该煤层结构简单，西、中部不含夹矸，东部少数孔含1层夹矸，井田南部含12层夹矸。煤层厚度稳定，可采性指数1，厚度变异系数15%，属于全区
10、可采的稳定煤层。煤层顶、底板主要为砂质泥岩，其次是粉砂岩和细粒砂岩。414108工作面煤层变化稳定，煤层厚度为4.906.00m，平均5.50m煤层结构简单含一层细小夹石。（2）煤层顶底板414108工作面煤层顶底板情况如表2.2所示。表2.2 煤层顶底板情况表顶底板名称岩石名称厚度（m）特 征直接顶细粒砂岩30.64细粒砂岩：灰白色，巨厚层状，成分以石英为主，长石次之，含云母，半坚硬，粉砂填隙，分选中等，细粒砂状结构，均匀层理。直接底砂质泥岩6.34砂质泥岩：灰色，半坚硬，参差状断口，泥质结构，风化破碎，水平纹理。老 底砂质泥岩9.48砂质泥岩：灰色，半坚硬，参差状断口，泥质结构，风化破碎，
11、上部含有0.20m煤线，呈黑色，含丝炭。2.1.4 水文地质条件414108工作面水文地质条件较简单,工作面顶底板无强含水层，只有弱含水层。矿井2-2上煤层大部分已经回采完毕并形成采空区，采空区低洼处内不同程度的出现积水区，影响下部4-1煤层的采掘活动。根据已回采完毕的2-2上煤层222201、 222203、222207、222206、222204、222205工作面和正在回采的222202工作面回采时面后最大涌水为13m3/h，正常涌水量6m3/h，预计该工作面回采期间最大涌水量为24m3/h，正常涌水量16m3/h。2.2 工作面顶板控制及采煤方法2.2.1 工作面顶板控制工作面两顺槽均
12、采用超前支架进行维护，所以单体支柱等支护材料使用相对较少，只做少量备用；备用支护材料应存放在辅助运输顺槽的外侧料场处，材料分类码放整齐，实行挂牌管理，标明材料名称、型号、数量等内容，并由专人负责。材料存放地点必须保证有0.8m宽的人行道和必须的运输通道。工作面支护材料的使用数量表如表2.3所示：表2.3 支护材料的使用数量表名 称使用地点规格型号使用数量备用数量中间支架工作面ZY11000/28/63D109架过渡支架工作面ZYG11000/25/50D4架端头支架工作面ZYT11000/25/50D7架超前支架辅助运输顺槽ZCZ15000/25/422组胶带运输顺槽ZCZ15000/25/4
13、22组单体支柱辅助运输顺槽DW45-200/11020棵柱 鞋辅助运输顺槽350mm10个方木辅助运输顺槽1201201200mm）30条木柱辅助运输顺槽10条工字钢辅助运顺槽5m10条（1）工作面两顺槽的超前支护414108辅助运输顺槽采用超前支架的方式进行支护，支护长度24.5m。超前支护支架由两组ZCZ15000/25/42型超前支架组组成，超前支架最大支护高度4.2m，总宽度3560mm。每架由左右支撑部，中间靠两组液压千斤顶上下连接，能够对不同层面的巷道顶板形成有效控制。414108胶带运输顺槽采用超前支架的方式进行支护，支护长度21.5m。超前支护支架由两组ZCZ15000/25/
14、42型超前支架组成，超前支架最大支护高度4.2m，总宽度3560mm。两架超前支架之间用拉移千斤顶相连，前端超前支架通过推移座与转载机连接，每架由左右支撑部，中间靠两组液压千斤顶上下连接，能够对不同层面的巷道顶板形成有效控制。（2）正常工作时期顶板支护方式在采煤机割煤后，先移支架，再移刮板输送机，移架步距0.8m。采用带压移架的方式移架，正常移架要滞后采煤机后滚筒35架，最多不得超过6架。（3）特殊时期顶板支护方式来压及停采前的顶板管理工作面周期来压期间，应加强顶板管理，当发现面前煤帮片帮时必须由一端向另一端（坡度较大时由下向上）拉移超前支架，并保证初撑力不小于24MPa；工作面支架以及辅助顺
15、槽、胶带顺槽超前支架必须达到初撑力规定要求，确保支护强度。过断层及顶板破碎时的顶板管理当煤层结构发生变化时，顶板会变的破碎，支架与顶板条件不适应时往往会产生端面冒顶，影响生产。在这种情况下，破碎顶板管理的重点是采取措施防止顶板局部冒落事故的发生。主要措施有：超前移架和带压擦顶移架。（4）414108胶带运输顺槽支护方式巷道顶部采用全螺纹钢树脂锚杆与锚索联合支护。一排布置5条锚杆，锚杆间排距11001000mm；另一排将两端向里第二条锚杆改为锚索支护，锚索布置在巷道中心线左、右侧第二个钢带眼内，锚索间排距为22002000mm，间隔布置。锚杆规格为182200mm，锚杆托盘规格为1501508mm，每条锚杆采用两块CK2350型树
