礦壓

礦壓相關名詞

原岩應力——岩體采動前，由於自重應力和構造應力等作用形成原岩應力，原岩應力處於平衡狀態。

應力重新分佈——岩體開掘巷道或進行回採后，破壞了原岩應力平衡狀態，引起應力發生轉移而進行應力重新分佈。

礦山壓力——由於採掘活動而在巷道和工作面周圍煤岩體內或支撐物上形成的力，叫礦山壓力（簡稱礦壓、地壓、岩壓）

礦山壓力顯現——在礦山壓力的作用下所產生的一系列力學現象，叫礦山壓力顯現（礦壓顯現）。如頂板下沉、底板鼓起、煤壁片幫、支架變形、岩層移動、煤的壓出等。

支承壓力——岩體開掘巷道或進行回採后，應力重新分佈，在採煤工作面和巷道兩側煤岩體上形成的集中壓力，稱為支承壓力。

礦山壓力控制——為安全、合理采出煤炭而採用的人為調節、改變和利用礦山壓力的工作，叫礦山壓力控制（礦壓控制）。

頂板管理——採煤工作面主要是控制頂板的變形和破壞，在實踐中採煤工作面礦壓控制俗稱頂板管理，頂板管理主要內容是支護采場、處理採空區。

XXX礦XXX工作面為X煤層首采面，位於XXX採區東翼，北鄰XXX正斷層布置，距XXX斷層最小煤柱35m，距XXX斷層最小煤柱70m，工作面走向長度1800米，傾斜寬200米，煤層厚度為2.1~4.6 m，平均3.3 m，局部平均傾角為12°。

直接頂為0～2.4m砂質泥岩、老頂為4.5～18.4m為中細砂岩，老頂直復，均厚15.5m，灰白色，中厚層狀，成份以石英為主，鈣質膠結緻密堅硬，砂岩裂隙較發育，局部賦存砂岩裂隙水，以靜貯量為主，補給、排泄條件較好，工作面回採期間淋水較大。經對該面上順槽頂板出水取樣化驗，其水質類型為CL--K+-Na+型，表明該出水受到上復新生界含水層的補給，新生界下含與煤系砂岩含水層存在水力聯繫。

由於XXX工作面水文地質條件複雜，新生界下含水對工作面安全生產威脅大，下含水通過砂岩裂隙發育部位和構造露頭滲透給煤系地層並可能最終進入工作面。所以該面設計留有足夠的防水煤岩柱（最小85m），以保證采后“三帶”不會發展到基岩，下含水不會直接潰入工作面，而是間接滲流到工作面。

XXX工作面支架採用ZZ6400-18/38型131架，ZZG6400-18/38型端頭架6架，工作面刮板機為SGZ-800/1050，煤機為MG400/940-QWD型雙滾筒採煤機，運輸順槽為SZB-730/75轉載機、SSJ-1000/75×2型膠帶輸送機 (快速齒箱)和SSJ-1000/200×2型膠帶輸送機。

該面於2007年3月18日開始回採，2008年5月21日收作。工作面回採過程中受地壓影響，多次出現嚴重來壓現象，其中有兩次較為嚴重，出現支架被壓死現象，一是2007年8月13日夜班，工作面已回採430m；二是2008年2月19日夜班，工作面已回採860m。

從幾次來壓的受力分析來看，工作面壓力集中在中下部，且有以下幾個特點。

（一）每次來壓前，出現淋水較少，壓力表顯示值上升，最高的壓力達50 MPa以上，安全閥淋水。來壓期間，工作面安全閥普遍卸載，出現大面積滴液現象（壓力集中區安全閥水流成線）。壓力表數值普遍達到40MP以上，最大值60MP（壓力表量程為0—60MP）。支架活柱下沉量增大，實測最大值17mm/小時。工作面淋水量增大，水從頂板裂縫中大量流出（最大涌水量125立方米/小時），由於大量出水，導致系統無法正常運行，工作面需要加快推進度時，無法正常推進。

（二）下端頭頂板長距離懸空不跨落，採用放炮放頂效果不明顯，最長距離近30米。工作面煤壁受壓變軟、變薄，壓力達到峰值時，頂板在工作面煤壁側沿傾向出現斷裂，斷裂后頂板呈台階下沉，採空區有頂板斷裂的悶雷聲。

（三）支架活柱迅速降低，造成煤機無法正常通過，煤機馬頭經常被抵壞，影響工作面正常推進，不能有效快速通過應力集中區。

（四）來壓期間，下半部支架無法正常拉移，只有採用人工落工作面鏈板機、整體卧支架底座，最大卧底量達600mm，由於底板多為砂岩，施工起來非常困難，嚴重影響安全生產。

（五）煤機無法通過地點頂板都為砂岩，需打眼放炮，增加了勞動強度、危險程度及材料、設備消耗。

（六）受老頂直復、頂板砂岩裂隙發育、砂岩裂隙水豐富、並能接受第四系下含水一定量補給等因素影響，致使出水強度大，增加老頂來壓強度。

該面是XXX礦XXX槽首采面，頂底板岩性均為砂岩，較堅硬，加強工作面礦壓監測獲取頂板來壓規律以指導生產顯得尤為重要，為此，工作面按每間隔10架共布置9條測線，每條測線安設一塊KBJ-III型組合式壓力表，通過自動記錄及人工巡查獲取數據。

礦壓觀測數據分析：

（一）工作面上、中、下段初次來壓時間不一致，來壓步距也不相同，初次來壓步距為25～31m，初步判定工作面老頂來壓步距約為30m。

（二）在工作面推進過程中，受老頂岩石堅硬、頂板砂岩水、下含水、推進速度慢等因素影響，導致工作面上、中、下部各部位周期來壓時間及步距不盡相同，即使同一測線，周期來壓步距也有差異，其中8#～90#架周期來壓步距較小，一般步距變化範圍在13~16m，周期來壓持續時間一般在3~5m。

工作面周期來壓特點：一是強度大；達到峰值時間短，一個小班支架活柱下降量可達400mm；二是卸載距離短，一個推進步距即可顯著減輕頂板壓力；三是工作面局部煤壁片幫；四是周期來壓分段；五是安全閥普遍開啟；六是頂板破碎后，工作面涌水量激增，涌水激增后工作面壓力減小。

（一）礦壓顯現規律 XXX工作面回採期間，由於工作面推進度較慢（運輸系統和頂板淋水，涌水最大時，可達100m3/h，水煤對運輸系統造成較大影響），工作面下半部兩次出現壓架現象。工作面周期來壓時，頂板在工作面煤壁處斷裂，整個大頂重力幾乎由支架承受，當工作面相進速度緩慢時，延長了工作面割煤與放頂時間間隔，在一定的單位時間內加大了頂板下沉量，從而使工作面大頂來壓作用於支架上的時間相對增加，加長了支架大立柱安全閥卸液時間，活柱下降量增大，從而造成工作面支架壓死現象。

根據XXX回採實測，工作面傾角在6°～47°，平均12°，特別是工作面切眼向外660m範圍內，局部傾角在30°～40°之間，工作面俯角平均15°，其中90#～137#平均在20°以上。在切眼往外660米範圍內和工作面90#~137#支架範圍內基本上沒有出現顯著來壓顯現，這就證明了煤層傾角對回採工作面礦山壓力顯現影響比較大，隨著煤層傾角增大，頂板下沉量將逐漸減少，從而支架所受支撐工作阻力也相對減少。

（二）工作面來壓期間應採取的措施：

一是加快工作面推進速度，對工作面頂板受力狀況有所改善，對支架支撐力也有所改變。

二是平均采高宜控制在2.8m以上，工作面循環進度5m/天以上。

三是加大泵站泵壓，工作面移架時儘可能利用抬架千斤頂帶壓擦頂移架，防止頂板離層、架頭漏頂。

四是過構造帶煤頂較厚時要及時聯網護料固頂。

五是為保證足夠的初撐力，工作面相鄰30架範圍內同時移架數不宜超過3架，並保持移架到位后持續供液3～5S。

由於每次來壓時，工作面大量出水，導致系統無法正常運轉，對運輸系統、機電設備造成極大危害，致使推進度緩慢，嚴重影響生產。根據XXX回採經驗，總結以下幾點防治水措施：

（一）工作面回採前，施工放水鑽孔，提前疏放工作面頂板砂岩水，可以降低工作面在回採期間的出水量和出水強度。鑽孔布置在運順，每隔20m施工一鑽孔，鑽孔施工參數根據煤層具體情況而定。

（二）回採期間：

1、在運順布三路管路，一是為老塘自流管路，一是為老塘管道泵管路，三是工作面淋水、老塘水抽水管路。從切眼開始每隔一定距離，在老塘埋設管路並用瓦石牆封閉嚴實，一路為自流管路、一路為管道泵管路（在管道泵管路另一頭用管道泵抽排），自流管路和管道泵管路不能在同一瓦石封閉牆內，隨著工作面推進，埋設老塘管路抽不出水來時，掐掉管路，重新砌瓦石牆，然後繼續抽排。

2、在運順轉載機外每隔20米左右挖一大水漾，配備足夠排水能力排沙泵兩台，工作面淋水和老塘水沿水溝進入水漾，水溝每隔5米左右挖小水漾，用於沉澱煤渣便於清理水煤。

3、工作面淋水大時，用鋼筋加工1.5×3.0m雨搭子，在鋼筋兩側留500mm雨布以便於相鄰支架搭接成整體，雨搭子固定在護幫板上，雨搭子固定時要留50~100mm出護幫板，以便使雨搭子緊貼煤壁，煤機割到此處時，收起護帶板，割煤后及時伸護幫板。工作面3#處用麻袋裝貨碼成一道壩子，用軟管(型號根據水量定)連接到運順下幫水溝處，防止水進入出煤系統，影響生產。移架時，要開空系統停車，並用麻袋在轉載機和順槽皮帶機機尾處上各砌一道壩子，防止水煤進入系統。