张凡友+王建志
[摘 要]不同地区的煤层赋存条件往往存在着很大的差异，由此而造成的综合机械化开采过程中的矿压显现特征也会有很大程度的不同，因此，针对不同矿区具体的煤层开采主、客观条件，对采场矿压显现特征进行有针对性的研究，运用数值计算方法对采场周围应力场分布、顶底板岩层稳定性、支架对围岩的支护效果等进行了研究，掌握老顶的初次断裂步距，对采场来压进行预测预报，并据此制定有针对性的矿压控制技术措施，来保证矿井安全高效生产。
[关键词]矿压显现特征；初次断裂步距；矿压控制技术
中图分类号：TQ525 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）04-0067-01
1 研究背景
我国回采巷道的支护技术已经发展很快，很多回采巷道都已成功支护，但是回采巷道受到采煤工作面的动压影响，在采掘过程中往往会造成顺槽的底鼓、片帮、顶板下沉、两帮变形及回采巷道局部破坏，这些都对矿井的安全高效生产造成不利影响。由于受地质因素及巷道断面大小的一系列客观因素的影响，回采巷道受工作面的采动影响规律及影响程度是不一样的，为了更加全面的掌握回采巷道受采动影响的程度与规律的一般性，以及针对该矿客观条件下回采巷道的安全性有必要进行顺槽受采动影响的观测研究。
本次针对三沟鑫都煤矿2101工作面面进行采场和回采巷道的矿压特征进行观测研究，目的是掌握2号煤层长壁综采工作面及顺槽的矿压显现规律及机理，为进一步优化矿压控制技术措施提供依据。
2 采场矿压控制领域
采场岩层控制、开采工艺优化、设备配套、提高资源回收率等一直是煤矿开采领域中的主要研究课题。近一个世纪以来，各国煤炭行业围绕改革采煤方法、改善顶板管理状况、推进矿井新型装备利用等领域开展了大量研究工作。
为了进一步研究开采引起的回采工作面上覆岩层的移动和破坏规律，掌握采空区上方形成的冒落带、裂隙带、弯曲下沉带的高度，查明上覆岩层移动机理和回采工作面周围应力重新分布规律，以及上覆岩层移动与工作空间顶板下沉和支架受载的关系，部分矿区在井下巷道内或通过地面打深钻孔，设置深部测点，进行岩层内部移动规律的观测研究。有些矿区为了解决坚硬顶板的管理，以及铁路下、建筑下、水体下采煤，水力采煤，有冲击矿压、煤与瓦斯突出危险的煤层开采等问题，曾采用地音仪进行采空区矿压观测，利用微振仪检测顶板动态，用钻孔电视设备观测岩层移动、难冒顶板人工爆破效果以及开采后顶板的断裂、离层、跨落等情况。通过以上一系列观测研究，在防治井下冒顶事故、改善顶板安全状况等方面起到了良好效果。
3 研究方案
3.1 工作面液压支架压力自动记录仪的布置
工作面两端头各选2台支架、中部选取9台支架作为支架工作阻力观测对象。
利用YHY60（B）型数字压力器自动记录仪对三沟鑫都首采工作面ZY4000/09/21型液压支架的工作状况进行了持续监测，工作面宽度为150m，安装液压支架103架，在3#架、4#架、30#架、31#架、32#架、60#架、61架、62#架、90#架、91#架、92#架、100#架、101#架分别安装编号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13號的自动记录仪。记录仪布置如图1。
全工作面煤壁、端面顶板作为煤壁片帮形态和顶板漏冒形态观测对象。通过观测统计、素描等方法记录全工作面煤壁片帮形态和顶板漏冒形态。
3.2 工作面支架工作阻力的数据采集
数据采集：液压支架压力自动记录仪安装好后即开始采集数据，采集时间间隔设置为5分钟。数据采集工作由专人负责，定时进行，妥善保管。同时检查仪器的工作状况，发现异常情况及时维修和更换，保证所获得的数据能够真实反映实际情况。
每次收集数据时，须记录相应的时间以及工作面推进距离（回采工作面煤壁至开切眼后壁的距离），并认真与综采队核实，保证记录进度与实际进度的一致性。
3.3 原始数据整理方法
在2101工作面回采期间，利用YHY60（B）型数字压力器自动记录仪对三沟鑫都首采工作面ZY4000/09/21型液压支架的工作状况进行了持续监测，获得了大量原始数据。为了对实测结果进行系统分析，首先对所取得的数据进行整理，导入excel工作表，并绘制工作阻力变化曲线图。
4.观测方案
为了更加全面的掌握顺槽受采煤工作面的采动影响，针对2101工作面顺槽进行20多天的连续观测，为了全面准确的获得采煤工作面的采掘活动对顺槽的具体影响程度，在每个顺槽的超前支护段的铰接顶梁上均匀布置4个液压表来观测顺槽超前支护段顶板的压力。在到超前支护段每15m左右的距离在进风顺槽、回风顺槽内各布置4各测站，每个测站内观测顶底、两帮位移，布置顶板、两帮窥视孔，安装锚杆测力计。并在测站附近安装顶板离层仪。采用米尺对进风回风顺槽内测站内顶底、两帮位移进行测量，精确到毫米。采用窥视仪对测站内顶板、两帮的窥视孔进行观测，以确定顶板、两帮是否受到采动影响而破坏。采用锚杆测力计观测测站内锚杆的托锚力受到采动影响的程度。采用测站附近的离层仪观测顶板是否受到采动影响及时间的推移而发生离层。对上述测量值进行统计分析，最终确定采动影响对顺槽的影响程度，以及确定顺槽的支护方案是否可靠，为后续顺槽的支护提供经验性建议。
5.结论
通过运用数值计算方法对采场周围应力场分布、顶底板岩层稳定性、支架对围岩的支护效果等进行了研究，掌握老顶的初次断裂步距，对采场来压进行预测预报；并且在工作面推进过程中，首采工作面矿压观测从支架圆图仪、综合测站、超前支护测力计、表面位移的数据基本要做到每天进行收集并整理，对采场矿压显现特征进行有针对性的研究，并据此制定有针对性的矿压控制技术措施，来保证矿井安全高效生产。
