淺埋煤層大采高綜采面礦壓規(guī)律與支護(hù)阻力研究.pdf

1、神東礦區(qū)是我國最大的現(xiàn)代化能源基地，根據(jù)煤層賦存特點，一般采用一次采全高綜合機械化方式開采，采高一般為5.0m，隨著機械化程度的不斷提高，部分工作面采高已達(dá)6.0m，補連塔煤礦22303工作面采高達(dá)7.0m。隨之支架額定工作阻力不斷增加，由3500kN、7592kN、10800kN、12000kN，到目前最大達(dá)16800kN，使大采高綜采面成套設(shè)備費用不斷增加，為了掌握其規(guī)律，論文綜合運用現(xiàn)場實測、理論分析與計算及數(shù)值模擬等研究方法，以

2、“張家峁煤礦試采工作面礦壓規(guī)律及地表移動觀測技術(shù)研究”等課題為依托，對神東礦區(qū)淺埋煤層大采高綜采面由于采動影響上覆巖層垮落后形成的結(jié)構(gòu)、礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及合理的支護(hù)阻力進(jìn)行了分析研究。
　　 研究認(rèn)為：淺埋煤層大采高綜采面礦壓顯現(xiàn)的突出特點是基巖沿架后全厚切落，直接波及至地表，上覆巖層為冒落帶和裂隙帶“兩帶”，來壓期間頂板動載明顯，老頂初次來壓步距約54m，周期來壓步距平均約15m，支架運轉(zhuǎn)特性主要為一次增阻型，周期來壓期間平均工作

3、阻力達(dá)10799kN，來壓強烈，持續(xù)時間短，中部測區(qū)有60[％]支架安全閥開啟，來壓期間中部測區(qū)支架工作阻力和動載系數(shù)大于兩側(cè)測區(qū)，說明工作面中部來壓強烈。
　　 數(shù)值模擬與理論分析驗證了，淺埋煤層大采高綜采面頂板為單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)，頂板破斷后不能形成穩(wěn)定的“砌體梁”結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵塊易出現(xiàn)架后滑落失穩(wěn)，對“臺階巖梁”模型從另一種角度對關(guān)鍵塊穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，提出臺階下沉角，得出臺階下沉角與回轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，并將其引入“臺階巖梁”阻力計

4、算公式中。對關(guān)鍵塊分析發(fā)現(xiàn)采高、直接頂厚度及關(guān)鍵塊厚度及垮落長度是關(guān)鍵塊臺階下沉角與臺階下沉量的影響因素，同時發(fā)現(xiàn)在相同賦存條件下，隨著采高的增加，臺階下沉角也在增加。并用建立的臺階下沉角阻力計算公式計算相應(yīng)大采高支護(hù)阻力與實測結(jié)果比較符合，同時發(fā)現(xiàn)，支架所承擔(dān)的重量遠(yuǎn)小于上覆巖層全部重量，仍然存在明顯的載荷傳遞效應(yīng)，最后確定額定工作阻力為12000kN液壓支架基本滿足淺埋煤層大采高綜采面控制頂板的要求，并且得到了現(xiàn)場實踐的驗證。