弱黏結(jié)頂板巨厚煤層大采高綜放工藝參數(shù)及覆巖移動(dòng)規(guī)律研究.pdf

1、本文研究的西部某煤礦主采煤層6＃煤，該煤層的平均厚度為17m，埋深518m，煤層埋藏較深，頂板巖層強(qiáng)度低、成熟度低，加之頂板多為泥質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)充填，受后期各種地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力作用下，形成了裂隙-孔隙雙重介質(zhì)，因此，導(dǎo)致頂板巖層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度低、膠結(jié)程度差，巖石遇水后軟化變形甚至崩解，頂板為弱黏結(jié)性頂板。本文在詳細(xì)了解和分析前人研究成果的基礎(chǔ)上，運(yùn)用PFC2D、FLAC3D數(shù)值模擬、相似模擬等多種方法相結(jié)合，對(duì)弱黏結(jié)頂板巨厚煤層大采高綜放開采工藝

2、參數(shù)、上覆巖層移動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了深入的研究。
　　通過對(duì)三種不同采放比對(duì)散體頂煤采出率的影響進(jìn)行了研究，得出了當(dāng)割煤高度為5.0m即采放比為1∶2.4是一個(gè)合理的采放比;在采放比為1∶2.4的條件下對(duì)不同放煤步距和放煤方式對(duì)散體頂煤采出率的影響進(jìn)行了分析，分析結(jié)果表明，放煤步距為1.6m即兩刀一放，放煤方式為單輪間隔放煤是合理的。
　　研究了弱黏結(jié)頂板巨厚煤層回采過程中后上覆巖層移動(dòng)、變形、垮落等運(yùn)動(dòng)過程，研究結(jié)果顯示:由于一次

3、采出煤層厚度的增大，頂板跨落后將難以充滿采空區(qū)，結(jié)果是垮落繼續(xù)向上發(fā)展，直至形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。直接頂?shù)目迓涓叨瓤蛇_(dá)45m(相當(dāng)于煤層采出厚度2.64倍)，即在13.48m砂質(zhì)泥巖的層位才能形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
　　在PFC2D數(shù)值模擬出采放比的基礎(chǔ)上，通過FLAC3D數(shù)值模擬建立了綜放采場(chǎng)應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算模型，對(duì)底板巖層垂直應(yīng)力分布，上覆巖層水平應(yīng)力分布、剪切應(yīng)力分布、和巖層塑性區(qū)分布等進(jìn)行了深入的研究，得出煤層底板支承壓力峰值大致在工作

4、面前方15m，水平應(yīng)力增高區(qū)基本上出現(xiàn)在工作面前方靠近煤層底板2m～8m的范圍內(nèi)，工作面前方受到剪切應(yīng)力而發(fā)生剪切破壞的頂煤基本上在工作面煤壁前方70m，越靠近頂板的煤發(fā)生剪切破壞的范圍越遠(yuǎn)。
　　結(jié)合采煤工藝分析，通過FLAC3D數(shù)值模擬軟件對(duì)巨厚煤層大采高綜放開采、綜采高度5.0m，放煤高度12m、放煤步距為1.6m時(shí)大采高綜放開采模型工作面液壓支架進(jìn)行了模擬，得出當(dāng)工作面寬度為200m時(shí)，工作面液壓支架最大工作阻力為1369