蘆草井溝煤礦501工作面
礦壓分析報告
報告編寫
審核技術部
總工程師
生產技術部
2023年 1月11日
1工作面礦壓規律研究 3
1.1礦山壓力觀測的目的 3
1.2 礦山壓力觀測的方案 3
2 工作面礦壓實測分析 4
2.1工作面支架壓力歷史曲線 4
2.2工作面初次來壓分析 8
2.3 支架工作阻力頻率分布 13
2.4支架初撐力分析 17
小結： 21
1工作面礦壓規律研究
1.1礦山壓力觀測的目的
（1）掌握501面綜採工作面礦壓顯現規律，為工作面安全生產提供指導。
（2）分析支架執行特徵與工況，評價支架適應性，為以後支架工作阻力確定提供基礎。
1.2 礦山壓力觀測的方案
工作面觀測主要內容為工作面支架壓力觀測，觀測儀器採用天地科技股份****自主研發的cdw-60型支架壓力記錄儀主要用來監測綜採工作面支架工作阻力，該儀器採用先進的鋼弦式感測器，鋼弦感測器與其它型別的感測器（如應變片，壓阻式等）相比具有堅固耐用、可靠穩定、防潮防震、壽命長、頻率訊號輸出、能夠長距離傳輸而不會由於電纜電阻，接觸電阻變化引起明顯的衰減等特點，特別適合於煤礦井下潮濕、有**性氣體等惡劣環境下使用。
測站沿工作面布置方向共分為3個測站，分別位於工作面的上部（76、77、78號支架）、中部（40、41、42、43號支架）和下部（4、5、6號支架），工作面安裝的cdw-60型支架壓力記錄儀布置如圖1-2-1所示。
圖1-2-1 cdw-60型支架壓力記錄儀測站安裝示意圖
支架壓力觀測經裝置安裝除錯後，從2023年11月9日起工作。以實測資料為基礎，按照工作面正常推進時期進行資料分析。通過礦壓實測資料分析，掌握工作面在正常推進期間的礦壓規律，分析支架執行特徵及工況、評價支架適應性。
2 工作面礦壓實測分析
2.1工作面支架壓力歷史曲線
圖2-1顯示了支架從2023年11月9號到2023年1月16號的支架的壓力歷史曲線，由支架的壓力歷史曲線圖可以看出在2023年1月8、9、10號工作面初次來壓，其中在工作面中部支架40、41、42、43號的壓力記錄資料上顯現較為明顯，表現為壓力突然增大，中部多數支架安全閥開啟。
4號支架壓力曲線
5號支架壓力曲線
6號支架壓力曲線
40號支架壓力曲線
41號支架壓力曲線
42號支架壓力曲線
43號支架壓力曲線
76號支架壓力曲線
77號支架壓力曲線
圖2-1 78號支架壓力曲線
2.2工作面初次來壓分析
頂板來壓步距主要是用加權阻力和最大阻力來進行確定，因此在分析來壓情況前，首先要明確以下幾個概念：
（1）加權阻力（時間加權阻力）：是指乙個採煤迴圈或一定時間段（本課題計算以天為時間段）內支護阻力的平均值，可用下式計算：
其中小時。
（2）最大阻力：是指乙個採煤迴圈內或一定時間段內支護阻力的最大值。
（3）平均阻力：是指乙個迴圈內或一定時間段內支護阻力的算術平均值。
（4）平均加權阻力：是指觀測期間加權阻力的平均值。
（5）平均最大阻力：是指觀測期間最大阻力的平均值。
（6）來壓判據：頂板來壓步距主要是用加權阻力和最大阻力來進行確定，計算公式如下：
最大阻力判據
式中：——最大阻力來壓判據，kn；
——平均最大阻力，kn；
——最大阻力均方差，kn；
加權阻力判據
式中：——加權阻力來壓判據，kn；
——平均加權阻力，kn；
——加權阻力均方差，kn。
(7) 均方差：用下述公式計算：
式中：——第次的測量值；
——有限次統計的平均值
根據上述公式，首先要算出各個支架每天的最大阻力及加權阻力的均值及均方差，得到各個支架來壓步距的判斷依據，具體計算數值如表2-2-1所示，根據支架的來壓判據對各個支架的來壓做出判斷，其各支架的來壓判據圖如圖2-2：
表2-2-1 支架來壓判據
4號支架判據圖
5號支架判據圖
6號支架判據圖
40號支架判據圖
41號支架判據圖
42號支架判據圖
43號支架判據圖
76號支架判據圖
77號支架判據圖
圖2-2 78號支架判據圖
由以上資料分析可以得到其基本頂的初次來壓步距，其中得到工作面中部基本頂初次來壓步距為31.06公尺，平均為32.3公尺。初次來壓步距如下表2-2-2：
表2-2-2 基本頂初次來壓步距
2.3 支架工作阻力頻率分布
工作阻力頻率分布圖是由支架的工作阻力在不同區間的百分比來確定，具體方法是劃分n個區間（本分析n=5-6），分別統計支架工作阻力在各區間所佔的百分比。
對於理想的支架工作阻力頻率分布圖應是正態分佈，處於低阻力和高阻力所佔整個區間很少比例，中間部分所佔比例較大。若低阻力所佔比例較大，表明支架實際使用效率偏低，富餘量較大；若高阻力所佔比例較大，說明支架長期在超負荷狀態工作，支架額定工作阻力偏低，不能滿足現場支護要求。在這種工作條件下，支架安全閥將頻繁開啟，影響支架的使用壽命。
通過近期監測的礦山壓力資料對其501工作面支架工作阻力進行統計分析得到工作面支架工作阻力分布如圖2-3：
4號支架工作阻力頻率分布
5號支架工作阻力頻率分布
6號支架工作阻力頻率分布
40號支架工作阻力頻率分布
41號支架工作阻力頻率分布
42號支架工作阻力頻率分布
43號支架工作阻力頻率分布
76號支架工作阻力頻率分布
77號支架工作阻力頻率分布
圖2-3 78號支架工作阻力頻率分布
2.4支架初撐力分析
支架的初撐力直接影響到支架的支護效果，初撐力的大小對防止頂板離層、工作面煤壁的片幫起著重要作用。支架的初撐力應該盡可能大一些，但是由於液壓管路損失和機械強度極限等原因限制，支架初撐力不可能太大，一般說來支架的初撐力能達到額定初撐力的85%以上屬於合理的範圍。
為了分析工作面支架初撐力的合理性，採取了數理統計方法分析了初撐力的分布區間，如表2-4-1所示，各支架的初撐力頻率分布圖如圖2-4所示：
表2-4 -1 支架初撐力頻率分布統計表（單位：%）
4號支架初撐力分布
5號支架初撐力分布
6號支架初撐力分布
40號支架初撐力分布
41號支架初撐力分布
42號支架初撐力分布
76號支架初撐力分布
77號支架初撐力分布
圖2-4 78號支架初撐力分布
小結： （1）經過分析得出老頂的初次跨落步距，機頭位置為33.46m，中部位置為31.06m，機尾位置為32.38m，平均為32.3m。
（2）由支架的工作阻力頻率及初撐力分析得知，工作面支架初撐力普遍低於3000kn。初撐力低於2000kn的約佔80%。初撐力偏低，對於頂板控制不利，易導致頂板來壓時支架出現急增阻現象，縮短支架使用壽命。
建議加強乳化液幫浦的管理及工作面支架初撐力管理。
（3）由於本工作面為「三軟」煤層，頂板比較破碎、鬆軟，裂隙較發育，因此在現場反映出頂板來壓不是很強烈。
（4）由於工作面屬於大傾角工作面，因此在現場及支架記錄儀資料顯示工作面中下部壓力顯現較明顯，尤其在工作面中部支架（例如40#、41#、42#、43#支架）表現明顯，在工作面上部表現不是太明顯。
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