厚松散层薄基岩下孤岛综采工作面安全开采技术探究.doc

厚松散层薄基岩下孤岛综采工作面安全开采技术探究 　　【摘 要】目前，关于孤岛综采采场的矿压理论及安全回采实践已有一定的研究，但孤岛综采工作面开采过程中冲击矿压的防治及巷道围岩的控制等，仍是影响矿井生产的一大难题，尤其对于淮北矿业集团 童亭矿S1073孤岛工作面厚松散层薄基岩的特殊地质条件下，其相关的安全开采技术也具有其特殊性。所以，开展S1073孤岛工作面安全开采技术研究，可以揭示厚松散层薄基岩孤岛工作面的矿山压力及其覆岩运动规律和特征，从而解决工作面顶板矿压的控制等一系列科学问题。 【关键词】孤岛综采工作面；安全开采；矿山压力 1 课题提出背景 淮北矿业股份有限公司童亭煤矿S1073工作面位于S107采区浅部，上部为已回采结束的S1071工作面，下部为已回采结束的S1077工作面，左至CF8-1∠60～70°H=5～15m断层保护煤柱，右至S107集中巷保护煤柱。由于S1071工作面和S1077工作面均已回采结束，致使S1073工作面成为孤岛工作面。孤岛工作面不同方向支承压力的迭加，是孤岛工作面开采中的一个重要特点。采动过程中工作面上下巷道围岩会处于流变状态，并且受到高应力作用而加剧变形，严重威胁了人员出入和机械设备的正常运转；一定条件下，采场顶板覆岩结构失稳会对工作面支架造成冲击载荷，形成大面积片帮，严重时会造成支架压死、设备损坏，挤出的煤体会封堵工作面出口，同时导致瓦斯涌出量增加等工程灾害。因此，如何确定孤岛工作面回采时的防治措施，从而避免此类工程灾害的发生，实现S1073孤岛工作面的安全开采，成为摆在集团公司和童亭煤矿面前的一大问题。 2 研修过程 2.1 S1073孤岛工作面矿压显现规律、上下顺槽变形的实测研究 主要通过现场观测，研究S1073孤岛工作面开采过程中的矿压显现规律，包括初次来压和周期来压步距、来压强度和动载系数、来压持续长度等，分析支架阻力适应性；研究工作面上下顺槽变形和破坏情况。 2.2 厚松散层薄基岩条件下孤岛工作面覆岩结构运动规律和特征及采场应力分布研究 工作面的矿压显现与覆岩结构的运动及采场围岩的应力分布密切相关，因此，该项研究内容旨在通过数值模拟和现场实测，研究厚松散层薄基岩下孤岛综采工作面开采时覆岩结构的运动规律和特征，研究采场围岩及沿空留巷煤柱的应力分布情况，最终分析出两者之间的关系及其对工作面矿压的影响。 2.3 S1073孤岛工作面回采时的矿压控制技术研究 结合上述理论分析和实测数据，提出适合S1073工作面顶板控制的技术与措施，为该孤岛工作面的安全回采提供理论支持。 2.4 研究目标 通过本项目研究，掌握薄基岩综采孤岛工作面上覆岩层运动规律，覆岩空间结构演化与矿山压力分布之间的关系，并针对孤岛煤柱开采提出具体的矿压控制技术与措施，为童亭煤矿综采孤岛工作面的安全开采积累经验并提供参考。 2.5 研究成果 （1）两巷矿压显现特征 从初采至30m，基本无变化；推进30m以后，两巷围岩开始变化。回采期间，回风巷支承压力影响范围达120m，机巷支承压力影响范围达110m，回风巷支承压力峰值区为10～50m，机巷支承压力峰值区为l0～40m。 经现测数据整理分析和该面实际情况，两巷超前支护距离应控制在30-45m 为宜，最低为30m，才能保证两巷畅通无阻。 从现测结果来看：工作面周期来压步距7m， 和其它综采面相比，来压步距小，端头无明显来压现象，但经常处于高压状态。 因此需对工作面端头加强管理。 （2）孤岛工作面矿压显现规律研究 S1073综采工作面支架的工作状态主要为初撑力，一次增阻，二次增阻，多次增阻和降阻4种形式。初撑力状态时，顶板来压主要由煤体支撑，由于支架主动支撑故保持在初撑状态；一次增阻时，在工作面来压之前，工作面顶板下沉速度慢，随着顶板下沉支架载荷逐渐增大；经过一次下沉后形成一个暂时的平衡，减少了支架的载荷增加速度，经过一段时间后顶板再次快速下沉，使支架载荷增大速度加快，形成多次增阻。降阻状态，工作面周期来压后，顶板压力较小，随着支架的前移，顶板冒落的矸石进一步充填采空区，减少了顶板传给支架的载荷，形成降阻。从顶板来压监测结果看，孤岛工作面顶板压力较大，两端头和工作面中部顶板来压时，均有接近支架额定工作阻力的载荷出现，甚至有超过支架工作阻力的冲击载荷出现。 初采20m内两巷没有变化，再往外推进，两巷巷道开始变形。净煤柱较小（机巷5m；风巷6m），随着工作面的推进，采空区与S10711和S1077采空区顶板悬臂梁不断增加，下沉，引起巷道顶煤与顶板离层且急剧下沉，造成巷道顶帮产生强烈位移；一般超前工作面煤墙35～45 m巷道变形就很明显，超前10～30m范围内变形加