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长滩煤矿12501综采工作面矿压研究报告内蒙古锦泰能源（集团）有限公司复杂覆岩结构型式下浅埋深工作面矿压规律研究长滩煤矿12501工作面矿压观测研究报告项目编号：201505完成部门：长滩煤矿生产技术部项目负责：张文杰报告审核：陈健长滩煤矿12503综采矿压研究报告2目录112501综采工作面地质及生产技术条件.....................................................31.1地质条件...............................................................................................31.2生产技术条件.......................................................................................62矿压观测目的、仪器及方法....................................92.1矿压观测目的.......................................................................................92.2矿压观测仪器.......................................................................................92.3矿压观测方法.....................................................................................103工作面矿压观测数据分析.....................................113.1基本顶来压情况.................................................................................113.2支架工作情况.....................................................................................233.3工作面倾向压力分布.........................................................................384结论与建议.................................................394.1结论.....................................................................................................394.2建议.....................................................................................................39长滩煤矿12503综采矿压研究报告312503工作面位于矿井12盘区南翼，东为12501工作面采空区，西为12505接续工作面，南为井田边界，北部为5层西翼回风大巷。盘区埋深118.4-185.5m，直接顶为深灰色泥岩、砂岩、砂质泥岩，老顶为粗砂岩。根据12501综采工作面顶板来压规律，能有效地指导工作面正常回采，并评价支架的适应性，同时通过观测工作面支架的工作阻力，随工作面推进的变化情况，可以得出工作面初次来压步距与周期来压步距，并分析来压强度。通过观测支架受力情况，分析支架支护强度是否能满足支护顶板要求，为以后综采工作面支架的架型以及支护强度确定提供基础，选择合理支护方式，确定合理护巷参数，改进巷道支护提供科学依据，提高巷道支护效果，保证煤矿安全生产。12503综采工作面地质及生产技术条件1.1地质条件内蒙古锦泰能源（集团）有限公司长滩煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗境内准格尔煤田南部详查区的西部，行政隶属准格尔旗薛家湾镇。1）地质（1）煤田总的构造轮廓为—东部隆起、西部坳陷，走向近S～N，向W倾斜的单斜构造。北端地层走向转为NW，倾向SW，南端地层走向转为SW至EW，倾向NW或N。倾角一般小于10°，构造形态简单。煤田构造主要产生于地壳升降运动，构造形式以褶曲和正断层为主。（2）煤田中东部发育有轴向呈NNE的短轴背向斜，如窑沟背斜、东沟向斜、西黄家梁背斜、焦家圪卜向斜、贾巴壕背斜。（3）南部有走向近E～W的老赵山梁背斜、双枣子向斜，轴向呈NWW的田家石畔背斜、沙沟背斜、沙沟向斜，走向近S～N的罐子沟向斜。煤田内断裂构造不发育，仅见到几条稀疏的张性断层。有龙王沟正断层、哈马尔峁正断层、F2断层、石圪咀正断层、虎石圪旦正断层。（4）煤田北部窑沟和牛连沟区发育有：吴家沟陷落柱，帐房墕陷落柱等。陷落深度10m～40m，面积不大，多呈椭圆形，直径280m～470m不等。（5）在煤田北部东孔兑普查区东沟北侧的支沟中，于白垩系志丹群底部砾岩中，夹有一灰黑色、灰绿色细晶～隐晶质玄武岩席，一般厚6m～10m，钻孔揭露最厚达20m，其形成时长滩煤矿12503综采矿压研究报告4代可能与所处地层（K1zh）的形成年代相当，其地下涌道及岩基位置尚不清楚。工作面225m处，揭露H=10m，走向近EW的斜交正断层。断层走向长约100m，倾斜宽约63m，由于工作面的停采线距断层162m，故对回采工作没有影响。12501工作面范围内，没有陷落柱和火成岩侵入。2）煤层该煤层赋存于山西组下部，是本区的主要可采煤层，煤层自然厚度2.21m～12.90m，平均6.22m，资源储量利用度2.02m～7.64m，平均4.40m。该煤层结构复杂，含夹矸1～5层，夹矸厚度0.30m～1.65m，平均0.89m，夹矸岩性多为泥岩、砂质泥岩。5号煤层顶板岩性为粉砂岩、砂质泥岩，底板岩性为泥岩或砂岩。与6上煤层间距28.30m～54.50m，平均45.17m。属全区可采的较稳定煤层，是煤矿目前正在开采的煤层。见下图1-13）煤层顶底板5号煤层顶板岩性为粉砂岩、砂质泥岩，底板岩性为泥岩或砂岩。4）瓦斯据安监总煤装【2011】162号《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》第10条之规定，该矿井瓦斯等级鉴定为瓦斯矿井。鉴定当月矿井通风系统完善，风流稳定，无煤与瓦斯突出等动力现象，依靠矿井通风能力可以排除矿井瓦斯及其它有害气体，满足矿井生产需求，所测地点的瓦斯浓度均符合《煤矿安全规程》中的有关规定。长滩煤矿12503综采矿压研究报告5长滩煤矿12503综采矿压研究报告6图1-1煤岩层柱状图5）煤尘本区煤火焰长度为210mm～400mm，岩粉填加量35％～70％。说明煤具有煤尘爆炸的危险性。6）煤的自燃性本次勘探在区内选了两个钻孔的样品进行试验。根据22个原煤自燃样品试验，煤的吸氧量在0.50～0.86cm3/g之间，煤的自燃等级为Ⅰ～Ⅱ级，有一半为容易自燃煤。另根据内蒙煤矿设计院调查表明，准格尔煤田各煤层自燃发火期一般为40～60天。7）工作面周围开采情况工作面地表为荒坡，无其它设施，无积水区，有少量民宅但已拆迁。开采后，地面将会出现局部下沉现象，对地貌有一定的影响。地面斑裂和冲沟需要回填和疏通。1.2生产技术条件12501综采工作面采用单一煤层走向长壁综合机械化采煤工艺，工作面走向长度2315.3m，倾斜宽度178.5m，开采面积41.3万m2。1）支架工作面采高4.0m，根据高产高效可靠性原则，经综合计算比较，12503综采工作面基本支架确定ZF12000/20.5/42低位放顶煤支架（原使用于6上煤层综放工作面）。其三机配套图如下所示：见图1-2-1工作面三机配套图长滩煤矿12503综采矿压研究报告7图1-2-1工作面三机配套图2）劳动组织12503综采工作面实行三班作业，二采一准作业形式。日循环个数12个，推进度9.6m。工作面采用不留三角煤端部斜切进刀。早班检修，中班、晚班生产2-2。长滩煤矿12503综采矿压研究报告8边采边准，每班6个循环，循环推进2-2循环作业工序为：工作面移运输机；当采煤机将上一刀割通后，留20米支架进行追机作业，以防割前探梁。前滚筒下降割底煤，后滚筒上升割顶煤，退出距输送机机头50m之外停机；将退出段支架推前部输送机，将采煤机前滚筒再次升起，后滚筒下降，采煤机向输送机头割煤；当割通后，将前滚筒下降割底煤，后滚筒上升割顶煤，采煤机开始由机头向机尾方向正常割煤；当采煤机割到尾时，斜切进刀方式与机头相同，循环作业。作业工序流程见附图1-2-3图1-2-3循环作业方式工序流程图工作面斜切进刀割煤推前部刮板输送机移架工作面斜切进刀割煤移驾推前部刮板输送机长滩煤矿12501综采工作面矿压研究报告9矿压观测目的、仪器及方法2.1矿压观测目的现场监测是进行矿山压力研究的基本方法之一。工作面矿压观测主要是了解工作面矿压显现规律和支架的适应性，并为以后的工作面布置和支架的设计提供依据。2.2矿压观测仪器观测支架工作阻力采用在线V3.0工作面支架阻力集成监测系统。软件主界面如图2-1所示，此系统有以下几方面的优点：（1）压力巡检时间短，能非常及时的记录支架工作状态，对支架的降架、移架、升架时的压力变化准确记录，其它的支架压力监测系统巡检时间比较长，记录的数据并不能及时的反映支架的工作状态。（2）数据记录的选择处理。虽然巡检时间只有1秒，但因对数据进行有选择性的记录，数据量并没有随着巡检时间的缩短而指数级的增加。（3）软件后处理功能强大。可以方便的对数据进行多方面的处理分析，而且可以把数据方便导出到EXCEL表和WORD中，可以自动生成矿压报告。在12501综采工作面共布置8台压力传感器，分别安装在8、23、38、53、68、83、98、113号支架，矿压GPD60型压力传感器，每台压力传感器都能监测1个前左柱和1个后右柱压力，记录工作面推进过程中支架左右柱的压力变化情况。该仪器每隔1秒钟巡检一次液压支架左右柱的压力值，并且进行选择性实时储存，能够随时监测支架的工作状况，查看支架当前阻力值，以便于随时进行调整。工作人员按时采集仪器记录的数据，软件可对数据进行方便、快捷、全面的分析处理，及时统计出每一时间段内支架的平均阻力、加权阻力、最大阻力，并能够以数据为基础绘制各类压力曲线、书写报告，全面的总结支架的工作状况及工作面顶板压力的变化。见图2-2-1JPD60型矿压传感器长滩煤矿12503综采矿压研究报告10图2-2-1JPD60型矿压传感器2.3矿压观测方法通过对工作面支架压力的监测可以了解顶板垮落情况以及活动规律。工作面矿压观测点的布置如下：在工作面共安装8个压力传感器，8、23、38、53、68、83、98、113号支架，各布置一台矿压GPD60型压力传感器，记录工作面推进过程中支架、柱的压力变化数据。具体测点布置如图2-3-1长滩煤矿12503综采矿压研究报告11图2-3-112501综采工作面矿压观测站布置示意图工作面矿压观测数据分析3.1基本顶来压情况分析数据选取时间从2015年9月9日15时至2015年9月25日12时，此段时间内工作面从2315.3m推进到2165.3m，平均推进150m。一般而言，基本顶来压主要是通过支架的工作阻力来判断。判定方法首先是确定来压步距，再确定来压强度、动载系数等。来压步距的确定是以观测日期和长滩煤矿12503综采矿压研究报告12支架与切眼距离为横坐标，以各循环的末阻力和时间加权阻力为纵坐标，绘出支护阻力沿工作面推进方向的分布曲线，以支护阻力加其一均方差为基本顶来压判据。在分析来压情况前，首先要明确以下几个概念：（1）加权阻力tP（时间加权阻力）：是指一个采煤循环或一定时间段内支护阻力的平均值，可用下式计算：nnnntttttPPtPPtPPP