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【摘要】通过理论分析和现场矿压实测的方法，对什林煤业10-101首采工作面矿压显现规律进行了详细的实测研究，掌握了下组煤K2灰岩厚层坚硬顶板条件下回采工作面的矿压显现规律及工作面构造对矿压显现规律的影响等。为相似条件工作面的矿压显现规律研究及巷道支护管理提供了重要的指导和借鉴意义。
【关键词】综采工作面；矿压显现；K2灰岩
由于资源整合矿井在以往开采过程中对回采工作面矿压显现规律未进行有效、系统的研究，随着矿井由基建矿井转为生产矿井，综采工作面矿压显现规律研究，就成为摆在当前企业安全生产中急需解决的一项课题，特别是对下组煤直接顶为K2灰岩这样坚硬巨厚顶板来说，此项工作就显得尤为重要。
1、工作面概况
霍州煤电集团什林煤业有限责任公司位于霍州市北部直距约6.5km，矿井设计生产能力90万吨/年。10-101综采工作面位于10#煤一采区，为矿井投产后的首个回采工作面，工作面选用综合机械化一次采全高倾斜长壁后退式采煤法，采空区采用全部垮落法进行处理。工作面走向长230m，盖山厚度243m—271m，煤层平均厚度1.8m，倾角4°，工作面直接顶为K2岩，平均厚度10.2m，呈深灰色厚层状细粒生物屑石灰岩夹有燧石结合等，下部夹有薄泥岩，单向抗压强度平均134.3MPA，单向抗拉强度平均3.42MPA，顶板岩层普氏硬度F=13.7，直接底为泥岩，平均厚度3.6m。在切巷施工过程中在距副巷口约60米处揭露一长轴为32米的无碳柱X10-26，无碳柱呈椭圆形，主要充填物为K2灰岩。
工作面正、副巷均采用矩形断面，净宽*净高为5000mm*2600mm，采用锚网梁进行支护，锚索补强。机头、机尾处各采用三架ZZG7900/15/30型液压支架，中间采用ZZ6500/14/27型液压支架进行支护，共安设支架154架；辅运顺槽采用ZT2*3200/15/30型超前支架，胶带顺槽采用双排单体支柱配合0.8m金属π梁进行支护，支护长度均为25米。为防止工作面上下隅角在开采工程中形成大面积悬顶，矿压显现压垮工作面，采取了正副巷端头超前退锚及施工切顶炮眼等防范措施。
2、矿压观测方案
2.1主要矿压观测内容
根据实际，决定对工作面“三量”进行观测，即支架压力、顶板下沉量、活柱下缩量，同时对采空区悬顶及跨落情况，回采过程中支架阻力变化等进行观测、记录。巷道观测内容为超前应力范围，顶板离层量及正副巷煤壁片帮深度。
2.2测点布置及矿压观测方法
工作面支架压力变化通过安设在支架上的KJ216型煤矿顶板动态监测系统进行实时监测，工作面矿压监测分为上部、中部、下部，每6架支架安设一组，共布26个测点，安装测力仪52台，每个测力仪分别记录支架前、后立柱压力。
工作面顶板下沉量及活柱下缩量通过人工在规定位置设点，采用钢卷尺定时、定点、定工序进行量测的方法。巷道超前应力范围观测，通过在正副两巷每隔3米安设KY-82型动态仪进行数据采集，顶板离层量通过安设在巷道内的GYW300型围岩移动传感器进行实时监测。帮部压力变化情况通过安装的GYW400型锚杆应力传感仪进行实时监测。
3、矿压监测情况及数据分析
通过在线监测系统获取的数据，工作面平均工作阻力为3888.6KN/架，最大工作阻力为5653.5KN，与额定工作阻力比值为86%，整体上中部支架工作阻力较上、下部工作阻力小，这主要是由于工作面中部老顶由于受陷落柱及小型正断层的影响，破坏了顶板的完整性，有效地促进了其正常跨落，减小了矿压显现，而上、下隅角处由于受巷道非回采煤帮的支撑作用，矿压显现较为明显，需放震动炮顶板方能有效跨落。
在支架活柱下缩量方面，支架前、后立柱下缩量均在10mm-35mm范围内，顶板下沉观测表明，在初次来压及周期来压期间，下沉量在25mm-35mm范围内，较正常期间大20mm左右，持续时间平均为两个圆班。说明支架的额定工作阻力还有一定富余，完全可以支撑此工作面的顶板。
根据观测工作面推进11.2m时在91#—108#和112#—116#支架处及陷落柱和断层区段出现第一次垮落，推进18m时23#—128#区段全部跨落，推进22.5m-25m时下隅角处跨落，推进23.7m--26.8m时上隅角处跨落。根据以上观测数据可知，工作面老顶初次跨落步距平均为18m，上下隅角经弱化处理后初次来压步距平均为25m，影响时间为两个圆班。工作面老顶周期来压呈不均匀分布状态，周期来压步距一般在7-15m之间，呈现两端头较长，中部较短的现象，且老顶切断性跨落较少，一般随着工作面推经间断性跨落，悬顶距离两端头为2m-5.5m之间，中部在1.5m-4m之间。
通过在两巷设置的观测点采取数据可知，两巷单体压力为单峰曲线，峰值在靠煤壁前方8米左右。顶板变化相对较小，收敛量在10mm～20mm之间，除正巷无碳柱处出现片帮现象，其它地点帮部无较大片帮情况。
4、结论
4.1工作面安装的ZZ6500/14/27型支撑式液压支架支撑力及正副两巷超前支护距离，能够满足安全生产的需要。
4.2根据现场观测数据分析可知，由于受工作面无碳柱、断层等影响，无论是老顶初次来压，还是老顶周期来压，沿工作面方向并不是同时来压，而是呈现分段局部来压，迁移的特征。
4.3下组煤老顶为K2灰岩，其初次来压运动形式为弯曲沉降运动形式，顶板岩层端部断裂线距煤壁的距离S0平均为8米。其初次破断与冒落形态为拱形，周期破断与冒落呈不等长的短块状。
4.4由于K2灰岩单向抗压强度较大，为避免工作面上、下隅角处板悬顶面积过大，影响安全生产，工作面需提前施工切顶炮眼。
参考文献
[1]钱鸣高.《矿山压力及其控制》[M].徐州：中国矿业大学出版社，2006.
[2]尹增德.《矿山压力检测与预报》[M].北京：煤炭工业出版社，2010.
【关键词】综采工作面；矿压显现；K2灰岩
由于资源整合矿井在以往开采过程中对回采工作面矿压显现规律未进行有效、系统的研究，随着矿井由基建矿井转为生产矿井，综采工作面矿压显现规律研究，就成为摆在当前企业安全生产中急需解决的一项课题，特别是对下组煤直接顶为K2灰岩这样坚硬巨厚顶板来说，此项工作就显得尤为重要。
1、工作面概况
霍州煤电集团什林煤业有限责任公司位于霍州市北部直距约6.5km，矿井设计生产能力90万吨/年。10-101综采工作面位于10#煤一采区，为矿井投产后的首个回采工作面，工作面选用综合机械化一次采全高倾斜长壁后退式采煤法，采空区采用全部垮落法进行处理。工作面走向长230m，盖山厚度243m—271m，煤层平均厚度1.8m，倾角4°，工作面直接顶为K2岩，平均厚度10.2m，呈深灰色厚层状细粒生物屑石灰岩夹有燧石结合等，下部夹有薄泥岩，单向抗压强度平均134.3MPA，单向抗拉强度平均3.42MPA，顶板岩层普氏硬度F=13.7，直接底为泥岩，平均厚度3.6m。在切巷施工过程中在距副巷口约60米处揭露一长轴为32米的无碳柱X10-26，无碳柱呈椭圆形，主要充填物为K2灰岩。
工作面正、副巷均采用矩形断面，净宽*净高为5000mm*2600mm，采用锚网梁进行支护，锚索补强。机头、机尾处各采用三架ZZG7900/15/30型液压支架，中间采用ZZ6500/14/27型液压支架进行支护，共安设支架154架；辅运顺槽采用ZT2*3200/15/30型超前支架，胶带顺槽采用双排单体支柱配合0.8m金属π梁进行支护，支护长度均为25米。为防止工作面上下隅角在开采工程中形成大面积悬顶，矿压显现压垮工作面，采取了正副巷端头超前退锚及施工切顶炮眼等防范措施。
2、矿压观测方案
2.1主要矿压观测内容
根据实际，决定对工作面“三量”进行观测，即支架压力、顶板下沉量、活柱下缩量，同时对采空区悬顶及跨落情况，回采过程中支架阻力变化等进行观测、记录。巷道观测内容为超前应力范围，顶板离层量及正副巷煤壁片帮深度。
2.2测点布置及矿压观测方法
工作面支架压力变化通过安设在支架上的KJ216型煤矿顶板动态监测系统进行实时监测，工作面矿压监测分为上部、中部、下部，每6架支架安设一组，共布26个测点，安装测力仪52台，每个测力仪分别记录支架前、后立柱压力。
工作面顶板下沉量及活柱下缩量通过人工在规定位置设点，采用钢卷尺定时、定点、定工序进行量测的方法。巷道超前应力范围观测，通过在正副两巷每隔3米安设KY-82型动态仪进行数据采集，顶板离层量通过安设在巷道内的GYW300型围岩移动传感器进行实时监测。帮部压力变化情况通过安装的GYW400型锚杆应力传感仪进行实时监测。
3、矿压监测情况及数据分析
通过在线监测系统获取的数据，工作面平均工作阻力为3888.6KN/架，最大工作阻力为5653.5KN，与额定工作阻力比值为86%，整体上中部支架工作阻力较上、下部工作阻力小，这主要是由于工作面中部老顶由于受陷落柱及小型正断层的影响，破坏了顶板的完整性，有效地促进了其正常跨落，减小了矿压显现，而上、下隅角处由于受巷道非回采煤帮的支撑作用，矿压显现较为明显，需放震动炮顶板方能有效跨落。
在支架活柱下缩量方面，支架前、后立柱下缩量均在10mm-35mm范围内，顶板下沉观测表明，在初次来压及周期来压期间，下沉量在25mm-35mm范围内，较正常期间大20mm左右，持续时间平均为两个圆班。说明支架的额定工作阻力还有一定富余，完全可以支撑此工作面的顶板。
根据观测工作面推进11.2m时在91#—108#和112#—116#支架处及陷落柱和断层区段出现第一次垮落，推进18m时23#—128#区段全部跨落，推进22.5m-25m时下隅角处跨落，推进23.7m--26.8m时上隅角处跨落。根据以上观测数据可知，工作面老顶初次跨落步距平均为18m，上下隅角经弱化处理后初次来压步距平均为25m，影响时间为两个圆班。工作面老顶周期来压呈不均匀分布状态，周期来压步距一般在7-15m之间，呈现两端头较长，中部较短的现象，且老顶切断性跨落较少，一般随着工作面推经间断性跨落，悬顶距离两端头为2m-5.5m之间，中部在1.5m-4m之间。
通过在两巷设置的观测点采取数据可知，两巷单体压力为单峰曲线，峰值在靠煤壁前方8米左右。顶板变化相对较小，收敛量在10mm～20mm之间，除正巷无碳柱处出现片帮现象，其它地点帮部无较大片帮情况。
4、结论
4.1工作面安装的ZZ6500/14/27型支撑式液压支架支撑力及正副两巷超前支护距离，能够满足安全生产的需要。
4.2根据现场观测数据分析可知，由于受工作面无碳柱、断层等影响，无论是老顶初次来压，还是老顶周期来压，沿工作面方向并不是同时来压，而是呈现分段局部来压，迁移的特征。
4.3下组煤老顶为K2灰岩，其初次来压运动形式为弯曲沉降运动形式，顶板岩层端部断裂线距煤壁的距离S0平均为8米。其初次破断与冒落形态为拱形，周期破断与冒落呈不等长的短块状。
4.4由于K2灰岩单向抗压强度较大，为避免工作面上、下隅角处板悬顶面积过大，影响安全生产，工作面需提前施工切顶炮眼。
参考文献
[1]钱鸣高.《矿山压力及其控制》[M].徐州：中国矿业大学出版社，2006.
[2]尹增德.《矿山压力检测与预报》[M].北京：煤炭工业出版社，2010.