分析综放工作面现场矿压实测

2022-09-11

随着我国矿产资源开采的不断深入,以及工业的发展,人们对矿产资源开采效率提出了更高的要求。近几年,综放开采技术得到了广泛应用,并且从实际应用情况来看,也取得了不错的应用效果。但是,从矿产资源的具体开采情况来看,经常会发生安全事故,因此,要做好矿压实测作业。下面,针对综放工作面现场矿压实测内容进行详细分析,主要用于指导矿产资源开采工作,保证开采作业的高效性,以及整个开采作业的安全性。

1.吕梁地区矿产资源概况及矿压简介

(1)吕梁地区矿产资源概况

吕梁成矿地质条件好,矿产资源丰富,种类较多。目前,全市已发现各种成因类型的矿产40种,产地407处,其中大型矿产地40处,中型矿产地63处,小型矿产地30处,矿点及矿化点274处。本区突出的资源是煤、铁矿、铝土矿、耐火粘土、石灰岩、白云岩、石棉、硅石和含钾岩石等,已探明一定储量。正是因为吕梁地区具有丰富的矿产资源,因此,使该区域矿产资源开采行业具有不错发展空间,下面,以吕梁地区某矿为例,对综放工作面现场矿压实测问题进行深入分析。

(2)矿压简介

在矿体未开采前,岩体自身处于平衡状态,而开采岩体后,则会形成地下空间,煤矿开采作业会对岩体原始应力造成破坏,这将会导致岩体中的应力充分分布,并且会延续岩体内,直到形成新平衡位置。重新分布应力过程中,围岩则会发生变形、移动,并且会遭受到破坏,进而导致巷道、工作面、围岩都会形成压力。在煤矿开采作业过程中,通常将由于开采作业而引起的岩体移动对支架围岩形成的作用力称为矿压[1]。矿压会对矿产资源开采工作造成一定影响,因此,在实际开采期间,应在对矿产开采情况进行详细分析基础上,对综放工作面现场矿压实测,对实测结果进行分析,进而为后续开采作业的顺利进行加以指导,避免事故的发生[2]。

2.工程概况

矿井位于吕梁地区,在进行煤矿开采时,考虑煤矿的实际情况,采取走向长臂与倾斜长臂相结合的方式进行开采作业。煤层的具体情况如表1所示。

矿井中的3402工作面的整体长度为174.2m,回采巷道长度为1398.5m,煤层平均厚度约为5.8m,在具体开采作业过程中,利用综合机械化低位放顶煤采煤开采工艺,对于开采作业中的顶板在实际管理过程中应用垮落法。

3402工作面在具体开采过程中,矿压存在异常现象,具体情况如下:

(1)来压过程中,部分支架在具体应用过程中的支架工作阻力大小超过了额定工作阻力,这一现象的存在,会导致开采过程中存在较为严重安全隐患,容易引发安全事故,会造成严重的经济损失和人员伤亡。

(2)回采作业进行时,部分支架受开采作业环境影响,遭受到了较为严重的破坏,这会对后续开采作业的进行造成不良影响[3]。例如,在开采作业进行时,工作面中存在一些支架中四连杆被压坏,支架立柱安全阀出现了多开启,以及损坏情况,作业过程中采用的千斤顶出现了压弯、压断、漏液等各种事故[4]。由此可见,在开采作业进行期间,为了保证该矿综放工作面作业的高效性、安全性,尽量避免事故发生,要对综放工作面矿压进行实测,依据测试结果,对支架在具体应用过程中的适应性进行深入研究。

3.观测综放工作面矿压的具体方案

观测3402工作面支架工作阻力主要利用矿山压力仪器进行,在具体观测过程中,要对工作面支架荷载,依据具体工况情况进行24小时动态监测,工作面上依据布置原则一共设置了6个测站,具体观测过程中,要对中部区域进行重点观测,测站的具体分布情况如表2所示。

具体观测过程中,每套压力仪在具体应用期间起到的作用就是对同一支架前后立柱下腔的具体压力情况进行检测,还要对左右相邻支架遭受到的压力情况进行监测;对于作业过程中的其余支架,要利用支架自带机械式压力表读数内容进行准确检测[5]。

4.分析综放工作面矿压的具体规律

依据监测工作面液压支架工作阻力结果,对各测线工作阻力具体情况进行详细分析,并且做好相应的统计和计算工作,实现对支架工作阻力随着工作面推进具体变化情况的合理绘制。在实际观测过程中,对工作面的具体推进情况进行观察,可以发现,一共推进了192.5m,在问题分析过程中,将工作面推进距离作为横坐标,而将工作阻力作为纵坐标,在该基础上,对工作面沿走向矿压的具体分布规律内容进行详细分析[6]。通过分析可以发现:煤矿开采作业进行过程中,各测站并未出现明显周期来压情况,靠端头支架工作阻力与其他支架总体相比,前者更小。导致该现象发生的主要原因是由于工作面两端头附近会遭受两侧煤体支撑的影响,这就造成了顶板下沉量相对较小,而支架增阻相对较小,工作阻力较小,而对工作面中间顶板出现的下沉量进行观察可以发现,该部位出现的下沉量较大,而支架在开采作业中的工作阻力相对比较大。

从现场观测统计结果进行分析可以发现,工作面在实际开采作业进行期间,存在周期来压现象,但是该现象并不明显[7]。本次分析一共经历了8次周期来压,通过对周期来压进行分析可以发现,其中周期来压步距的最大值为35.2m,而最小步距值为14.8m,平均值为21.6m;综放工作面老顶来压时增载系数在1.05-1.33,平均值为1.14,是来压不明显工作面。

5.综放工作面采用工作面的适应性

对工作面实测支架工作阻力情况进行详细分析,最终能够获取液压支架工作阻力分布,最终可以得到下列信息:

(1)3402工作面上、下两端头附近支架在具体应用期间的阻力相对较小,而中间支架在应用过程中承受的阻力则较大。

(2)3420工作面在具体应用期间,总体支架工作阻力分布频率主要集中在27.8-35.2MPa中,处于该区间的阻力占比最大,达到了49.32MPa,总体支架工作阻力与定额工作阻力相比更大,前者超过了后者80%的比例达到了75.12%,这一情况,很好的说明了支架在应用期间,留有富余量相对来说比较小,这也是相关工作人员在实际问题分析过程中必须注意的一项内容,加强对该项内容的分析,从而为后续各项工作的开展提供支持[8]。

(3)3402工作面中采用的各测站支架工作阻力与定额工作阻力相比,前者比后者相比,高出的比例达到了26.42%,这也就说明,在进行支架选型时,定额工作阻力的具体值偏低。

(4)工作面全体支架在实际应用期间,平均阻力值为31.12MPa,占据了定额总阻力的113.12%,这一情况也就说明了支架定额工作阻力值偏低,因此,在实际问题分析过程中,应依据工作顶板的具体活动规律情况,对实际施工过程中应用的各项设备进行重新设计,并且做好相应选型,从而使支架在应用过程中整体支撑能力可以得到进一步提升,满足开采作业需求。