石窯店煤礦淺埋煤層初采期頂板致災(zāi)機(jī)理及控制研究.pdf

1、近幾年隨著神府礦區(qū)采深的加大,開(kāi)采埋深為60m~150m的厚基巖型淺埋煤層礦井逐漸增多,隨之出現(xiàn)許多新的問(wèn)題,比如部分厚基巖淺埋煤層初采期頂板大面積懸頂、基本頂初次來(lái)壓期間礦壓顯現(xiàn)異常劇烈。由于針對(duì)淺埋厚基巖頂板致災(zāi)原因的研究較少,缺乏此類(lèi)頂板控制的理論依據(jù),導(dǎo)致頂板處理后仍不能杜絕災(zāi)害的發(fā)生,因此該問(wèn)題需要進(jìn)一步研究。
　　本論文以石窯店煤礦所采的5-2煤為研究對(duì)象,在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和礦壓實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,采用理論計(jì)算和數(shù)值模擬

2、相結(jié)合的方法對(duì)厚基巖淺埋煤層初采期頂板破斷與垮落規(guī)律進(jìn)行分析,并研究了其致災(zāi)機(jī)理,在此基礎(chǔ)上對(duì)初采期頂板控制技術(shù)進(jìn)行研究,確定強(qiáng)制放頂為最佳控制辦法,并通過(guò)數(shù)值模擬和理論計(jì)算對(duì)強(qiáng)制放頂?shù)年P(guān)鍵參數(shù)和方案(如強(qiáng)制放頂層位和高度、合理炮孔間距及掏槽孔布置)等進(jìn)行了全面研究,經(jīng)215206工作面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明,由該方法確定的爆破方案工程量小且效果顯著。主要研究成果如下:
　　(1)5-2煤層頂板彈性模量大,單軸抗拉強(qiáng)度高,頂板砂巖層厚度大裂

3、隙不發(fā)育,整體性強(qiáng),直接頂初次垮落步距約為35m,這是初采期間頂板大面積懸頂并容易引發(fā)颶風(fēng)的主要原因;12.2m厚的上位基本頂與6.6m厚的下位基本頂復(fù)合破斷,初次來(lái)壓步距為55m,基本頂斷裂后形成三鉸拱結(jié)構(gòu),由于鉸接巖塊高長(zhǎng)比大,抗滑落失穩(wěn)能力弱,當(dāng)回采到梁前端斷裂線(xiàn)處即發(fā)生滑落失穩(wěn),導(dǎo)致工作面出現(xiàn)臺(tái)階下沉,這是初采期礦壓顯現(xiàn)劇烈的原因。若在切眼處采取強(qiáng)制放頂,當(dāng)頂板處理層位達(dá)到下位基本頂時(shí),可以改變下位基本頂巖層結(jié)構(gòu),使之提前垮落并

4、充填滿(mǎn)采空區(qū),從而可以使上位基本頂只發(fā)生斷裂,而不發(fā)生失穩(wěn)垮落,能夠有效減小來(lái)壓強(qiáng)度,同時(shí)也能消除大面積懸頂垮落形成颶風(fēng)的條件。
　　(2)初次來(lái)壓步距與放頂高度的關(guān)系為:存在一個(gè)合理放頂高度區(qū)間,在此區(qū)間內(nèi)來(lái)壓步距隨著放頂高度增加而線(xiàn)性減小,當(dāng)超過(guò)該區(qū)間時(shí)基本頂初次來(lái)壓步距增大并維持為一個(gè)定值,并由此確定215206工作面強(qiáng)放高度為7m。
　　(3)根據(jù)爆破漏斗理論,分析了延長(zhǎng)藥包在單自由面和雙自由面不同情況下發(fā)生減弱拋擲