淺埋堅硬特厚煤層頂煤冒放性及其改善研究.pdf

1、本文針對陜西榆陽地區(qū)主采的3＃特厚堅硬煤層采用綜合機械化放頂煤采煤方法時，普遍面臨的堅硬頂煤冒落放出困難問題，在現(xiàn)場觀測的基礎(chǔ)上，采用理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的綜合研究方法，對淺埋堅硬特厚煤層綜放開采頂煤破斷冒落結(jié)構(gòu)特征進行了分析，給出該條件下頂煤冒放性評價的方法。根據(jù)堅硬頂煤不同的破斷垮落結(jié)構(gòu)特征，分析了堅硬頂煤冒放性改善的方法，并在千樹塔煤礦11301綜放工作面進行了工業(yè)性試驗，驗證了理論分析和數(shù)值模擬結(jié)果的正確性。
　　研究

2、表明：（1）淺埋堅硬特厚煤層采用綜放開采時，頂煤易形成“懸臂”結(jié)構(gòu)，即一端位于實體煤側(cè)的固支，另一端處于采空區(qū)側(cè)的自由狀態(tài)。懸臂頂煤受到上覆煤巖層的支承壓力和支架的支撐作用，在垂直于工作面方向的拉應力達到頂煤體的抗拉強度時，懸臂頂煤將在此截面發(fā)生拉伸破斷。隨著工作面的向前推進，不同破斷長度的懸臂頂煤塊體在垮落過程中呈現(xiàn)不同的特征，形成“橋”式結(jié)構(gòu)，搭在放煤支架掩護梁和采空區(qū)煤矸石堆上，阻礙上覆煤塊的進一步垮落放出。（2）堅硬頂煤受到節(jié)理

3、裂隙面的截割作用，形成不同形狀的塊體，頂煤塊體在礦山壓力和重力的作用下，沿著節(jié)理面發(fā)生相應的滑動垮落，垮落方向朝向采空區(qū)或者放煤支架兩側(cè)。頂煤塊體在垮落的過程中，受到放煤空間的限制，容易在放煤口上方發(fā)生擠壓并形成鉸接“拱”結(jié)構(gòu)，在支架的反復支撐和上覆煤矸石的垮落沖擊作用下，此“拱”結(jié)構(gòu)會發(fā)生失穩(wěn)，致使某時間段內(nèi)，放煤口大量頂煤塊體被放出，在頂煤放出的過程中，頂煤塊體又會形成“拱”結(jié)構(gòu)，放煤口驟然出現(xiàn)無頂煤塊體被放落現(xiàn)象。因此，堅硬頂煤塊

4、體在垮落過程中形成的“拱”結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)“平衡-失穩(wěn)-平衡-失穩(wěn)”循環(huán)往復現(xiàn)象。（3）依據(jù)堅硬頂煤破斷垮落結(jié)構(gòu)特征，令P等于堅硬頂煤懸臂長度或拱跨距除以放煤口的尺寸大小，得到“懸臂”頂煤結(jié)構(gòu)和“拱”結(jié)構(gòu)形式下的P值，并以此作為評價堅硬頂煤冒放性的指標。（4）分析采用深孔爆破弱化頂煤和采放工藝優(yōu)化綜合方法，減小堅硬頂煤“懸臂”長度，降低頂煤塊體垮落成“拱”幾率，提高堅硬頂煤的冒放性。上述改善方法在千樹塔煤礦11301綜放工作面進行了工業(yè)性試驗