深埋大采高綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究.pdf

1、本文以雞西礦業(yè)集團城山煤礦東一采區(qū)3B＃煤層右五145工作面為工程背景，通過現(xiàn)場調研及實驗室力學參數(shù)實驗理論分析、計算機FLAC3D及UDEC數(shù)值模擬和現(xiàn)場實測等方法，對深埋大采高工作面礦壓規(guī)律做了深入的研究。通過FLAC3D模擬研究了不同采高、不同埋深下上覆巖層超前支承壓力的峰值、影響范圍和頂板來壓步距；通過UDEC模擬研究了頂板的垮落形態(tài)、煤壁片幫情況和垮落范圍；通過現(xiàn)場實測，得到工作面支架工作阻力、上下順槽圍巖移近量和移近速率、巷

2、道單體支柱的工作阻力。主要研究內容如下：
　　（1）通過對現(xiàn)場采取的巖樣進行力學性能測試，得出了圍巖和煤體的各種物理力學參數(shù)，如單軸抗壓強度、抗拉強度等，并得出圍巖和煤體的彈性模量、剪切模量、泊松比、黏聚力和內摩擦角等，為后續(xù)計算機數(shù)值模擬中巖石參數(shù)的選取提供了依據(jù)。
　　（2）FLAC3D數(shù)值模擬表明，當煤層埋深為900m、采高為4m時，工作面超前支承壓力峰值增大系數(shù)約為1.5，其影響范圍為22～24m，直接頂初次垮落步距

3、約為25m，老頂初次垮落步距約為35m，老頂周期來壓步距約為15m。
　?。?）隨著采高的增大，工作面礦壓顯現(xiàn)劇烈程度明顯增強，如當采高為6m時，工作面超前支承壓力峰值增大系數(shù)約為1.71，影響范圍增大至30m左右，直接頂、老頂初次來壓步距較小，前者約為20m，后者約為30m，周期來壓步距也隨之減小。隨著埋深的增大，工作面礦壓顯現(xiàn)劇烈程度增加不明顯，支承壓力峰值系數(shù)沒有明顯增大，但是應力絕對值由于地應力的增加而增大了，當超過巷道圍

4、巖強度時就會引起巷道破壞，這是深井巷道難以支護的根本原因。
　?。?）UDEC數(shù)值模擬研究表明，當埋深為900m、采高為4m時，巖層垮落高度約為13m。通過與不同采高、不同埋深的模擬結果對比表明，上覆巖層垮落高度和導水裂縫帶高度主要取決于采高，與埋深關系不大。UDEC數(shù)值模擬研究還表明，隨著采高的增大，煤壁的穩(wěn)定性將降低，煤壁片幫現(xiàn)象加??；且隨著埋深的增大，表現(xiàn)為水平地應力的增加，并往往會大于垂直地應力，這進一步加劇了煤壁的不穩(wěn)定

5、性，普通液壓支架較難適應，需要選用護幫板強度較高的支架。
　?。?）通過現(xiàn)場實測表明，頂板周期來壓步距平均為13～15m，動載系數(shù)平均為1.53，支承壓力影響范圍約為23～25m，與數(shù)值模擬結果基本吻合。
　　通過本文的研究得出隨著采高的增加，煤壁前方支承壓力峰值系數(shù)增長較快，支承壓力峰值點位置遠離煤壁，影響范圍增加；煤壁前方支承壓力分布及覆巖的運移規(guī)律和采深的關系不大，但隨著采深的增加，水平應力隨之增加，煤壁的水平位移增大