專題-綜放工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與支架適應(yīng)性研究

綜放工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與支架適應(yīng)性研究摘要：在現(xiàn)場實(shí)測的基礎(chǔ)上, 分析了五陽煤礦在平均5.8m厚的軟煤層條件下進(jìn)行綜放開采期間的礦壓特征、頂板穩(wěn)定性及支架的承載特征與其適應(yīng)性，為在該地質(zhì)條件下合理進(jìn)行綜放開采，進(jìn)一步提高綜放開采期間的煤炭采出率及其頂板控制原則提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞：綜放開采；礦壓；支架1 引言研究綜放工作面礦山壓力分布規(guī)律，為進(jìn)一步提高綜放開采期間的煤炭采出率及其頂板控制提供了理論依據(jù)。綜采支架的支護(hù)強(qiáng)度與頂?shù)装鍡l件的適應(yīng)性研究是工作面礦壓觀測的主要內(nèi)容。支護(hù)強(qiáng)度的科學(xué)選擇可以保證工作面在經(jīng)濟(jì)、安全的前提下高效生產(chǎn)，均衡支護(hù)則是延長支架使用壽命、充分發(fā)揮其作用的保證，支架支護(hù)質(zhì)量的監(jiān)測是進(jìn)行預(yù)測與確定安全生產(chǎn)技術(shù)措施的關(guān)鍵。支架前后列液壓支柱的支撐能力是否均勻，需要通過對其工作阻力的監(jiān)測來評價(jià)。工作面推進(jìn)各階段支承壓力的分布規(guī)律、頂板運(yùn)動(dòng)規(guī)律及底板對支架行走的影響，可以通過綜采支架支護(hù)質(zhì)量的監(jiān)測直接反映。通過礦壓觀測掌握綜放工作面頂板壓力的顯現(xiàn)規(guī)律和超前支撐壓力影響范圍，摸清工作面直接頂初次垮落步距與老頂初次來壓、周期來壓步距以及來壓強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，檢驗(yàn)液壓支架對頂板的適應(yīng)性及控頂效果。2 放頂煤工作面地質(zhì)及生產(chǎn)條件概況2.1 煤層頂?shù)装鍘r性老頂：細(xì)粒石英砂巖，灰白色、石英長石為主，含云母及暗色礦物，分選性、磨圓度較好，局部夾泥巖條帶。直接頂：砂質(zhì)泥巖，黑色、塊狀、性脆、含大量植物莖狀化石。偽頂：炭質(zhì)泥巖，黑色、夾煤線或煤屑，節(jié)理發(fā)育、易冒落。直接底：砂質(zhì)泥巖，灰黑色、團(tuán)塊狀，含大量植物根部化石及煤屑。老底：細(xì)粒長石砂巖，灰白色、中厚層狀、水平層理，夾泥巖條帶，含云母，質(zhì)較硬。頂?shù)装鍘r石物理力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果見表2.1表2.1 3號煤層頂?shù)装鍘r石力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果巖石名稱厚度/m內(nèi)磨擦角/抗剪強(qiáng)度/MPa抗拉強(qiáng)度/MPa單向抗壓強(qiáng)度/MPa頂板粉砂巖48.0砂質(zhì)泥巖2.40372917.151.9264.0粉砂巖3.75394818.521.8270.6砂質(zhì)泥巖2.303.56101.0底板粉砂巖6.181.1864.1中粒砂巖3.09343132.546.298.72.2 工作面煤層工作面開采對象為山西組中下部3#煤層,煤層賦存穩(wěn)定,平均厚6.34m,含二層夾矸,分三個(gè)自然分層，其結(jié)構(gòu)為6.34=1.5（0.01）3.63（0.1）1.1。傾角17，平均3，煤巖類型以亮煤為主,暗煤次之，夾鏡煤及絲炭條帶。2.3 工作面布置及巷道布置方式工作面巷道采用雙煤巷布置，即一條運(yùn)輸巷、一條回風(fēng)巷，工作面運(yùn)、回兩平巷沿走向布置，開切眼沿傾向布置。2.4 回采工作面裝備1）液壓支架根據(jù)該工作面的地質(zhì)情況、采煤工藝、設(shè)備配置等情況，該面中間架選用ZZP4800/17/33型支架、端頭（尾）支架選用ZT5600/19/33型支架。ZZP4800/17/33型支架支護(hù)強(qiáng)度為4800Pa，大于工作面支護(hù)要求3750Pa，所以ZZP4800/17/33型支架可滿足工作面支護(hù)要求。端頭（尾）支架選用ZT5600/19/33型液壓支架，支護(hù)強(qiáng)度大于ZZP4800/17/33型液壓支架，滿足支護(hù)工作面支護(hù)要求。2）工作面初采和收尾采、放形式的確定根據(jù)其它采區(qū)初采和收尾采、放情況統(tǒng)計(jì)，一般情況在綜放工作面推出切眼后開始放煤，既能有效提高了煤炭的采出率，并對頂煤的冒落有利；又根據(jù)一般情況下收尾時(shí)停采線的選擇頂板相對穩(wěn)定的空間，并保證矸石能夠壓住金屬網(wǎng)。因此，7600綜放工作面初采在推出切眼后開始放煤；工作面收尾提前15m左右停止放頂煤并鋪頂網(wǎng)。2.5 工作面支護(hù)、超前支護(hù)、端頭支護(hù)方式1）工作面支護(hù)7600綜放工作面采用液壓支架支護(hù)，中間架為ZZP-4800型，共133架。排頭架為ZT-5600型，機(jī)頭三架，機(jī)尾三架，全部跨落法管理頂板。表2.2 液壓支架參數(shù)表支架高度3300/1700mm支架寬度1500mm支護(hù)寬度1420/1580mm支護(hù)面積7.02m2支護(hù)強(qiáng)度0.65MPa底座面積2.5m2底板比壓1.98MPa初撐力3958kN工作阻力4800kN泵站壓力31.5MPa移架力306/485kN推溜力360kN2）超前支護(hù)上、下平巷超前支護(hù)距離始終保證超過采動(dòng)影響應(yīng)力變化范圍，其距離最終通過礦壓觀測后確定。從工作面煤壁起在每兩排錨網(wǎng)支護(hù)正中間架設(shè)兩面平料與單體液壓柱組成的雙腿棚。運(yùn)輸平巷使用4.00.180.12m的兩面平（或3.8m型鋼）?；仫L(fēng)平巷使用3.50.180.12m的兩面平（或3.8m型鋼）。兩平巷超前支護(hù)段的上、下幫的單體柱要分別用拴柱鏈按規(guī)定要求拴好。嚴(yán)禁在工作面及兩巷使用加長焊接的單體柱。兩巷壓力大時(shí)，應(yīng)提前在工字鋼梁下或鋼筋托架下打點(diǎn)柱加強(qiáng)支護(hù)。超前支護(hù)段單體柱支撐強(qiáng)度為92kN/m2支護(hù)密度為0.625根/m2，符合要求。2.6 工作面回采工藝及放煤工藝工作面設(shè)計(jì)采高3m，放全部頂煤，循環(huán)進(jìn)度0.8m。采放比為1：1.11,放煤循環(huán)步距為0.8m，放煤采用單輪間隔順序放煤，根據(jù)相鄰采區(qū)放頂煤工作面的回采情況，確定初次放煤步距為68m。3 礦壓觀測現(xiàn)場實(shí)施方案3.1 工作原理及組成綜放工作面支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測與礦壓觀測系統(tǒng)（簡稱綜放監(jiān)測系統(tǒng)），該系統(tǒng)集采礦新技術(shù)、儀器儀表和監(jiān)控軟件為一體，能夠準(zhǔn)確可靠的處理綜放面支架圍巖信息，提出控制支架圍巖事故的有效技術(shù)措施，從而達(dá)到降低工作面支架圍巖事故，保證工作面正常生產(chǎn)的目的。綜放監(jiān)測系統(tǒng)是一個(gè)支架圍巖信息獲取、處理、反饋、實(shí)施的閉環(huán)。它始于綜放面，采用先進(jìn)、可靠的儀器獲取、顯示采面的各種信息，通過使用監(jiān)控軟件科學(xué)分析處理以上信息，繼而提出控制支架圍巖事故的有效措施，并現(xiàn)場整改。在此基礎(chǔ)上，通過發(fā)布綜放面礦壓觀測日報(bào)、綜放面事故隱患圖與支架失效檢測專題報(bào)告，及時(shí)將信息反饋給礦有關(guān)職能部門，實(shí)現(xiàn)支架故障及時(shí)維修和支架工況保持合理，有效控制支架圍巖事故，這樣又回歸工作面完成一個(gè)閉路循環(huán)。綜放監(jiān)測系統(tǒng)流程簡圖如圖3.1所示。綜放監(jiān)測系統(tǒng)包括四個(gè)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)具有不同的功能。具體如下：1）原始數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)。原始數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)在綜放監(jiān)測系統(tǒng)中起著采集工作面原始數(shù)據(jù)（包括壓力量、角度量、長度量及支架失效信息）的職能，是綜放監(jiān)測系統(tǒng)得以正常運(yùn)轉(zhuǎn)的起點(diǎn)和基礎(chǔ)。從工作面采集原始數(shù)據(jù)，通過目測獲得的僅占小部分，大部分通過各種測量儀器（如測桿、直尺、壓力表等）來完成。2）監(jiān)控軟件。監(jiān)控軟件的本質(zhì)內(nèi)容是一個(gè)數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)。它通過對工作面原始數(shù)據(jù)的管理、維護(hù)、處理及分析計(jì)算，確定主要監(jiān)測指標(biāo)及控制要求，經(jīng)專家系統(tǒng)分析，提出支架圍巖事故控制的有效措施以及提高支架支護(hù)質(zhì)量的措施，發(fā)布工作面礦壓監(jiān)控日報(bào)、工作面事故隱患圖以及專題報(bào)告。3）整改系統(tǒng)。整改系統(tǒng)是綜采監(jiān)控軟件反饋信息的執(zhí)行階段。通過工作面的整改工作，及時(shí)處理冒頂和煤壁片幫事故，維修支架等采面設(shè)備，保持支架的合理工況，以降低事故發(fā)生率。4）綜放工作面。信息的來源地和信息的最終回歸地。圖3.1 綜放監(jiān)測系統(tǒng)流程圖3.2 工作面礦壓觀測實(shí)施3.2.1 工作面礦壓觀測儀器KBJ-60-1礦用數(shù)字壓力計(jì)分機(jī)、KBJ-60-2礦用壓力數(shù)據(jù)采集器適用于綜采工作面綜采支架工作阻力監(jiān)測，是新一代綜采支架壓力連續(xù)監(jiān)測的智能化儀表（原稱：ZYDC-綜采支架工作阻力連續(xù)記錄儀），俗稱“電腦圓圖儀”。它是在ZYDC-II的基礎(chǔ)上改進(jìn)的第三代產(chǎn)品。它具有體積小、操作方便、顯示直觀數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)等特點(diǎn)，輸出的報(bào)表格式通用性強(qiáng)。尤其是第三代產(chǎn)品采用了紅外無線數(shù)據(jù)通訊和微功耗電池供電系統(tǒng)，大大提高了儀器的使用可靠性和電源的使用壽命，可長期在井下使用，無需維護(hù)，是傳統(tǒng)的機(jī)械式圓圖儀的理想替代產(chǎn)品。1）儀器原理結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成如下圖所示，壓力分機(jī)具有兩個(gè)（或三個(gè)）壓力測孔，可同時(shí)測量兩個(gè)（或三個(gè)）測點(diǎn)的壓力，并連續(xù)記錄在壓力計(jì)內(nèi)，一個(gè)工作面可布置120個(gè)分機(jī)，可使用一臺數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)采集器攜帶至井上后通過無線通訊適配器將數(shù)據(jù)自動(dòng)地傳送到PC 計(jì)算機(jī)處理。壓力分機(jī) 數(shù)據(jù)采集器 適配器 計(jì)算機(jī)圖3.2 系統(tǒng)組成示意圖 數(shù)據(jù)采集器使用三節(jié)5號電池供電；壓力分機(jī)使用高效電池供電，每更換一次電池可連續(xù)使用三年。更換電池應(yīng)在井上進(jìn)行（使用廠家提供的本質(zhì)安全型電池）。2）礦用壓力數(shù)據(jù)采集器主要功能（1）LCD點(diǎn)陣式液晶顯示器（具有LED背光顯示）,全中文顯示,用于輸入提示和數(shù)據(jù)顯示；（2）全日歷實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示；（3）輕觸式操作鍵盤，操作方便；（4）數(shù)據(jù)顯示功能，無操作3min自動(dòng)關(guān)機(jī)；（5）32K數(shù)據(jù)存儲器，具有數(shù)據(jù)掉電保護(hù)；（6）低電壓狀態(tài)指示和保護(hù)；（7）低功耗技術(shù)，3節(jié)5號電池可連續(xù)使用6個(gè)月；（8）紅外數(shù)據(jù)通訊功能，傳輸速率2400kbps；（9）體積小，重量300g。3.2.2 實(shí)施步驟綜放監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場應(yīng)用工作是按照以下的步驟循環(huán)進(jìn)行的：1）現(xiàn)場觀測支架圍巖信息；2）現(xiàn)場觀測時(shí)能判定和排除的隱患立即通知工人處理，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場及時(shí)處理；3）地面計(jì)算、分析監(jiān)控信息，進(jìn)一步確定監(jiān)控指標(biāo)，提出解決支架圍巖事故的有效措施；4）發(fā)布礦壓監(jiān)控日報(bào)、工作面支架圍巖事故隱患圖及專題報(bào)告，并將分析處理過的信息及時(shí)反饋給有關(guān)職能部門；5）采煤區(qū)隊(duì)根據(jù)反饋的信息進(jìn)行全面整改。3.3 工作面測站布置根據(jù)觀測內(nèi)容來確定測區(qū)布置。測區(qū)布置一般要有代表性，能夠反映出整個(gè)工作面的情況。在觀測期間即初次來壓以及三個(gè)周期來壓期間，設(shè)置了10個(gè)觀測站, 每個(gè)測站安裝一個(gè)壓力自動(dòng)采集儀分別觀測支架前柱和后柱壓力,布置示意圖3.3，該采集儀每隔5min自動(dòng)記錄一次數(shù)據(jù)，以備連續(xù)監(jiān)測與查詢。 回 風(fēng) 巷10# （128#架）9# （105#架）8# （92#架）7# （79#架）6# （66#架）5# （53#架）4# （40#架）3# （27#架）2# （14#架）1# （1#架） 運(yùn) 輸 巷圖3.3 綜放工作面測站布置示意圖3.4 觀測內(nèi)容及方法觀測工作分為常規(guī)觀測和專題觀測。常規(guī)觀測包括：一是工作面宏觀動(dòng)態(tài)觀測，它是指從機(jī)巷開始，每十架一組，統(tǒng)計(jì)出每組的冒頂、片幫參數(shù)（最大冒高、冒落范圍、最大片深、片幫范圍）以及液壓支架失效的情況，一直觀測到風(fēng)巷為止，通過宏觀觀測可以從整體上掌握工作面的動(dòng)態(tài)；二是工作面測站觀測，沿工作面布置10條測線，安裝壓力表進(jìn)行觀測支架前后柱初撐力和工作阻力。用坡度規(guī)和測尺觀測支架幾何位態(tài)，用測尺觀測頂板動(dòng)態(tài)及煤壁片幫情況。專題觀測是指支架失效情況檢測，每隔一段時(shí)間在觀測支架壓力的同時(shí)逐架進(jìn)行檢測，測完為止，一般采用人工觀測的方法。工作面測站觀測內(nèi)容具體為：1）支架內(nèi)部受力觀測分別在10架觀測支架的前后立柱下腔安設(shè)壓力表，每天在生產(chǎn)早班跟班進(jìn)行支架前后柱的初撐力、工作阻力觀測，可取平均值。2）頂板動(dòng)態(tài)觀測從工作面上端頭開始，工作面共設(shè)10條觀測線，用測尺和直尺對頂板狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)觀測，內(nèi)容有：冒邊距，冒頂寬度，冒頂高度，冒頂始架位，冒頂終架位，片幫深度，片幫始架位，片幫終架位，此項(xiàng)工作在支架受力觀測的同時(shí)進(jìn)行，每天早班根據(jù)工作面具體情況進(jìn)行觀測，并且貫穿于整個(gè)觀測的全過程。3）支架工況觀測 在進(jìn)行頂板動(dòng)態(tài)觀測的同時(shí)，用鋼尺、坡度規(guī)進(jìn)行支架工況觀測，以求得兩者的關(guān)系。支架工況主要包括：采高、端面距、頂梁走向角、頂梁傾向角、頂梁臺階以及運(yùn)輸機(jī)的走向角與傾向角。同時(shí)，對采面所有支架應(yīng)逐架統(tǒng)計(jì)各機(jī)械元件有無損壞，液壓系統(tǒng)有無漏液，此項(xiàng)工作每天或若干天觀測一次。3.5 數(shù)據(jù)信息分析處理從工作面采集的信息是一個(gè)新的多質(zhì)多變量的大樣本集合，采用人工處理不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí)和極其繁瑣，處理結(jié)果受處理者經(jīng)驗(yàn)和技能高度制約，而且大樣本多變量觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析處理在一般情況下是手工無法完成的。特別要采用數(shù)學(xué)方法計(jì)算分析監(jiān)測信息的變化規(guī)律，確定支架圍巖事故的監(jiān)控指標(biāo)體系及關(guān)鍵影響因素指標(biāo)，這些方法求解過程復(fù)雜、處理的信息量很大。因此應(yīng)采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，綜采監(jiān)控軟件成功地完成了這一工作，實(shí)現(xiàn)了信息分析處理快速、簡便、可靠、高效、準(zhǔn)確，輸出的監(jiān)控日報(bào)和專題報(bào)告等結(jié)果直觀、明了。監(jiān)控軟件的數(shù)據(jù)分析處理過程如圖3.4所示。圖3.4 監(jiān)控軟件的數(shù)據(jù)分析處理過程數(shù)據(jù)分析處理工作具體可分為兩部分：一是日常輸入、計(jì)算整理數(shù)據(jù)，包括輸入數(shù)據(jù)(輸入日報(bào)數(shù)據(jù)、輸入觀測線數(shù)據(jù)、輸入支架初撐力和工作阻力數(shù)據(jù)、輸入工作面宏觀動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù))，通過計(jì)算分析分別打印出監(jiān)控日報(bào)，工作面宏觀動(dòng)態(tài)事故隱患圖等圖表；二是對于數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)運(yùn)用層次分析、統(tǒng)計(jì)分析及模糊聚類分析等方法進(jìn)行分析處理，確定主要監(jiān)控指標(biāo)，并根據(jù)處理結(jié)果提出支架圍巖事故處理措施，隨著監(jiān)控日報(bào)一并發(fā)布。圖3.5為總的數(shù)據(jù)處理分析流程圖。圖3.5 數(shù)據(jù)分析處理流程4 礦壓觀測結(jié)果及分析4.1 工作面頂煤、直接頂及老頂垮落步距的觀測4.1.1 工作面專項(xiàng)礦壓觀測1）工作面頂煤垮落情況7600工作面長200m，運(yùn)輸平巷長750m，回風(fēng)平巷長730m，可采長度680m。工作面巷道采用雙煤巷布置，即一條運(yùn)輸巷、一條回風(fēng)巷，工作面運(yùn)、回兩平巷沿走向布置，工作面沿傾向布置，正常推進(jìn)。在工作面距離切眼2.8m時(shí)，架后頂煤開始垮落，在工作面距離開切眼6.2m時(shí)支架后頂煤全部垮落。初次放煤步距為68m。2）工作面直接頂垮落步距工作面在頂煤初垮后不久工作面支架后部見矸，根據(jù)現(xiàn)場觀察和支架壓力數(shù)據(jù)分析，可確定工作面直接頂初次垮落步距為：14.5m。 4.1.2 工作面常規(guī)礦壓觀測圖4.1、圖4.2和圖4.3為工作面14號、66號和105號支架平均工作阻力與推進(jìn)距關(guān)系曲線，其中工作面下部（146號架）以14號支架為代表，中部（4792號架）以66號支架為代表，上部（93139號架）以105號支架為代表；從中可以清楚地了解工作面初次來壓和前三個(gè)周期來壓的情況。 自工作面進(jìn)行開采以來，到工作面開始發(fā)生初次來壓時(shí)，工作面平均推進(jìn)距為27.7m，當(dāng)時(shí)來壓顯現(xiàn)并不特別明顯，主要表現(xiàn)在工作面下部和中部部分支架壓力升高，支架下沉，煤壁片幫與頂板冒頂明顯增加。到工作面平均推進(jìn)距為28.9m時(shí)，支架工作阻力明顯升高，支架高度降低，工作面冒頂片幫嚴(yán)重。到第三日初次來壓基本上已過去，來壓期間工作面平均推進(jìn)了5.2m。圖4.1 工作面14號支架平均工作阻力與推進(jìn)距關(guān)系 圖4.2 工作面66號支架平均工作阻力與推進(jìn)距關(guān)系 圖4.3 工作面105號支架平均工作阻力與推進(jìn)距關(guān)系表4.1 7600工作面頂板周期來壓特征表來壓序號下部中部上部來壓步距/m支架載荷/MPa動(dòng)壓系數(shù)來壓步距/m支架載荷/MPa動(dòng)壓系數(shù)來壓步距/m支架載荷/MPa動(dòng)壓系數(shù)平時(shí)來壓平時(shí)來壓平時(shí)來壓113.925.1332.671.3013.117.2121.001.2212.417.6521.341.19211.819.5421.501.1011.519.6724.001.2011.218.2624.831.25312.822.7623.671.0412.824.2330.331.0912.825.0730.331.21 表4.1為7600工作面頂板周期來壓特征表。工作面出現(xiàn)第一次周期來壓時(shí)，工作面平均推進(jìn)距為40.2m，當(dāng)時(shí)工作面推進(jìn)速度較慢，工作面下部支架壓力明顯增大，煤壁平整，片幫現(xiàn)象較少，但冒頂現(xiàn)象嚴(yán)重。到次日早班時(shí)工作面平均推進(jìn)距為41.0m，來壓顯現(xiàn)最為強(qiáng)烈，表現(xiàn)為大部分支架高度降低，片幫冒頂嚴(yán)重，這主要是由于工作面推進(jìn)速度緩慢所至，.此次來壓到第二日已基本過去，來壓期間工作面推過了3.2m左右。第二次周期來壓時(shí)工作面平均推進(jìn)距51.7m，主要判斷依據(jù)是工作面支架工作阻力升高，總的來說，這次周期來壓并不明顯，只是表現(xiàn)在支架工作阻力增大和片幫、冒頂嚴(yán)重，對生產(chǎn)未造成大的影響?？傮w看來，第二次周期來壓沒有第一次周期來壓強(qiáng)烈，影響范圍變小。第三次周期來壓來臨時(shí)，工作面平均推進(jìn)距為64.5m，表現(xiàn)為大部分支架高度降低，冒頂嚴(yán)重?？偟膩碚f，老頂初次來壓現(xiàn)象并不明顯，主要表現(xiàn)在工作面下部和中部部分支架壓力升高，支架下沉，煤壁片幫與頂板冒頂明顯增加。老頂?shù)诙魏偷谌沃芷趤韷猴@現(xiàn)沒有第一次周期來壓顯現(xiàn)明顯，周期來壓步距也不盡相同。4.1.3 工作面頂板穩(wěn)定性評定7600綜放工作面老頂初次來壓步距為28.9m（不包括切眼寬度7.5m），老頂來壓時(shí)顯現(xiàn)不明顯。7600綜放工作面直接頂頂板屬中等穩(wěn)定，初次垮落步距為14.5m。老頂為來壓不明顯的頂板，周期來壓步距最大為13.9m，最小為11.2m，平均12.55m。4.2 支架支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測4.2.1 泵站壓力與支架初撐力在7600工作面進(jìn)行支架支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測工作的一個(gè)主要內(nèi)容就是要保證支架的初撐力，并將其作為支護(hù)質(zhì)量得以改善的核心。從實(shí)際情況看，利用測站支架上安裝的壓力表進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測監(jiān)督，支架能達(dá)到的初撐力還是比較低。導(dǎo)致初撐力低的主要原因一是泵站壓力較低，圖4.4是每天所觀測的泵站壓力曲線圖，造成泵站壓力偏低的原因是液壓輸送管路承受壓力不高，容易產(chǎn)生爆裂；二是支架漏液；三是液壓支架前柱不接頂，使得前柱支護(hù)阻力太小或者為零，后柱支護(hù)阻力相對前柱過大，但部分也沒有達(dá)到預(yù)定值，使得整個(gè)支架以后柱為支撐點(diǎn)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致液壓支架頂梁抬頭（仰角）過大，造成工作面頂板管理困難。經(jīng)過整改檢修，泵站壓力情況有了很大的改觀。圖4.4 泵站壓力曲線圖圖4.5 7600綜放工作面支架初撐力直方圖由圖4.5可以看出，該面支架的初撐力分布呈似正態(tài)分布，說明支架的工作特性比較穩(wěn)定，能夠適應(yīng)本面的生產(chǎn)條件；但也可看出支架初撐力集中在29003500kN/架的范圍內(nèi)，意味著支架的初撐力較低，主要原因是升架時(shí)沒有按要求操作，使得支架初撐力較低，沒有達(dá)到規(guī)定的初撐力值，這種工作狀態(tài)對生產(chǎn)管理不利，容易給頂板管理帶來困難，嚴(yán)重時(shí)影響生產(chǎn)。4.2.2 支架工作阻力圖4.6是工作面支架平均工作阻力隨日期的變化曲線圖。從圖中可知，在初次來壓和三次周期來壓期間，工作面支架的平均工作阻力明顯提高，在曲線中表現(xiàn)為峰值，其中尤以初次來壓和第一次周期來壓為猛。通過對比支架架高（圖4.8），正好與支架高度的降低階段相對應(yīng)。其中工作面下部（146號架）以14號支架為代表，中部（4792號架）以66號支架為代表，上部（93139號架）以105號支架為代表。圖4.6 支架平均工作阻力隨日期變化曲線圖4.2.3 支架前后柱阻力對比表4.2 7600工作面前、后柱阻力對比表測區(qū)架號初撐力/kN/柱末阻力/kN/柱前柱后柱前-后前柱后柱前-后上128#77067199849704145105#745620125875688187中66#79862916990970220792#763626137933728205下40#75656119589365024314#725616109857680177全面平均759.5620.5139886692194由表3.2可以看出，該面支架前柱阻力普遍大于后柱，其中前柱與后柱初撐力最大差值為195kN/柱，最小差值為99kN/柱；末阻力最大差值243kN/柱，最小差值為145kN/柱。這是由于支架上方頂煤破壞處于變化之中，后部頂煤剛度較小，支撐強(qiáng)度較低，而頂煤不斷被放出，使頂煤作用在支架上的作用點(diǎn)前移，從而表現(xiàn)為前柱大于后柱。4.2.4 工作面傾斜方向壓力分布受煤層傾角、開采邊界條件、回采工藝、煤巖賦存條件及支護(hù)質(zhì)量等因素的影響，工作面沿傾斜方向的壓力會有所不同。實(shí)測分析得到工作面在來壓期間和非來壓期間沿傾斜方向的壓力分布，如圖3.7所示。（a） 工作面非來壓期間時(shí)間加權(quán)阻力（b） 工作面來壓期間時(shí)間加權(quán)阻力圖4.7 頂板壓力沿工作面面長方向分布情況分析結(jié)果表明，來壓和非來壓期間工作面頂板壓力沿工作面傾斜方向都呈現(xiàn)出兩端頭壓力低，而中部壓力相對較高的現(xiàn)象，如來壓期間，中部阻力分別是上下兩端頭末阻力的1.28倍和1.27倍。由此可知，工作面頂板管理的重點(diǎn)是要切實(shí)加強(qiáng)中部頂板的控制，防止片幫和冒頂?shù)陌l(fā)生。4.2.5 工作面支架高度本次觀測自8號后測量的支架高度是支架前后活柱高度，取的平均值。圖4.8是每天支架在觀測期間的活柱高度平均值隨日期的變化趨勢。從圖5.8中可以看出隨著工作面的推進(jìn)，支架活柱高度分布不均勻，1月8號、13號和18號支架活柱高度較低，這與頂板來壓基本相符合。圖4.8 支架平均高度隨日期變化曲線圖4.2.6 支架工況1）7600工作面支架工況即支架幾何位態(tài)主要存在以下幾個(gè)問題：（1）支架頂梁上方冒空，導(dǎo)致支架超高，接頂不實(shí)；（2）支架頂梁有抬頭現(xiàn)象；（3）支架不整齊；2）導(dǎo)致支架工況不好的原因主要有：（1）煤層起伏變化大；（2）煤質(zhì)松軟，易冒落；（3）工作面中部頂板破碎；（4）支架有泄漏情況，導(dǎo)致頂板下沉量大；（5）移架工沒有完全按照要求移架；4.2.7 片幫、冒頂7600工作面在生產(chǎn)過程中，由于受工作面老頂初次跨落和周期來壓的影響，冒頂、片幫比較嚴(yán)重，尤其54號架至64架、105架至112架之間片幫冒頂比較嚴(yán)重，對生產(chǎn)造成了一定影響。究其原因一方面是由于煤層松軟強(qiáng)度小，頂板破碎軟弱；另一方面是由于支架沒對頂板形成有效支護(hù)，移架時(shí)沒有帶壓移架導(dǎo)致頂板破碎。應(yīng)采取各種有效的措施，保障工作面的順利快速推進(jìn)。4.3 工作面存在問題與原因1）支架工況不正常，主要表現(xiàn)：支架有抬頭現(xiàn)象。支架抬頭時(shí)，支架的支撐能力減弱，尤其是對端面頂板的水平支撐力方向指向采空區(qū)，加速了端面頂板的破碎與冒落，更導(dǎo)致了支架的支撐能力降低，不利于對頂板的控制。頂板冒頂嚴(yán)重，造成支架接頂不實(shí)，空頂較多；形成頂梁臺階、支架歪斜；2）支架工