长壁工作面开采矿压理论研究

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1、长壁工作面开采矿压理论研究摘要：在结合大量文献基础上,对长壁工作面开采矿压理论进行了研究。具有一定的历史地位和代表性的矿压理论主要包括•掩护拱理论、掩护梁理论、薄岩板理论以及关键层理论。掩护拱理论包括自然平衡拱和压力拱理论；掩护梁理论包括预成裂隙梁理论、悬臂梁理论、弹性基础梁理论、较接岩块理论、砌体梁理论和传递岩梁理论。并对理论的优点和缺点进行了阐述。研究结果对煤矿生产实践具有重耍的指导意义。关键词：矿山压力；矿压理论；长壁工作面ABSTRACT:Onthebasisofalotofliterature,thecoalminingtheo

2、riesonlongwallcoalfacearestudied,therepresentativeoftheminepressureofhavingacertainhistoricalstatusandtheoriesmainlyincludescoverarchtheory、coverbeamtheory>thinplatetheoryandthekeystratatheory.Naturalbalancearchtheoryandpressurearchtheoryareincludedincoverarchtheory;preli

3、minarycrackbeamtheory,thecantileverbeamtheory,theelasticfoundationbeamtheory,articulatedrocktheory,masonrybeamtheoryandtransferYanLiangtheoryareincludedincoverbeamtheory.Andtheadvantagesanddisadvantagesofthetheoryarediscussed.Theresultsofthestudyhavegreatsignificancetocoa

4、lmineproduction.KeyWords:undergroundpressure;undergroundpressuretheories；longwallcoalface中图分类号：TD21文献标识码：A文章编号：引言在未受到人类工程活动影响的地下岩体称为原岩体。原岩体在地壳中各种力的作用下处于一种平衡状态。当进行开进行采矿作业或掘巷道时,破坏了原來的应力平衡状态，从而引起岩体内部应力的重新分布。当重新分布后的应力超过煤、岩的应力强度时，使巷道或采煤工作面周围的煤、岩发生破坏，并向已釆空间移动，直到再次形成新的平衡状态。采动后作用

5、于围岩中和劫掠物上的力，称为矿山压力。国内外专家学者在矿山压力理论研究领域进行了长期大量的研究，相继提出了许多理论，其屮具有一定的历史地位和代表性的矿压理论归纳为以下四类:掩护拱理论、掩护梁理论、薄岩板理论以及关键层理论。一、掩护拱理论该理论的主要观点是采动形成的工作空间处于“拱结构”的掩护之下，由拱承担上覆岩层的重量。通过拱脚传递到煤层和岩体上的矿山压力及由此在煤岩体屮形成的应力造成岩体破坏和拱结构向外扩展。工作面布置的支架仅承受拱结构内己破坏岩层的重量。该理论乂分为自然平衡拱和压力拱理论。1.自然平衡拱理论1897年前苏联B.里特捷尔

6、教提出用变分法找出所求函数确定拱的数学计算方法，并得出拱的界面为抛物线。1907年前苏联学者M.M.普罗托季亚科诺夫提出了普氏平衡拱，认为已开挖地下空间的上覆岩层将逐步自然冒落成拱型，拱的高度h是巷道宽度b和岩体强度f的函数。自然平衡拱理论主耍对工作面在初次来压阶段随着工作面的推进而增加进行了阐述，但是对工作面周期矿压显现无法做出解释。另外，该理论没有从围岩结构稳定与破坏及围岩应力重新分布的角度來揭示自然平衡拱的形成机理，没有深入研究I韦I岩结构与支承压力的演化过程，片面将拱内岩石作为载荷而忽略其可以作为承载体。1.压力平衡拱理论德国学者

7、V.海克和R.日特采尔特及前苏联学者E许普鲁特压力拱跨越整个工作面，前后拱脚分别坐落煤壁前方受采动的煤体和采空区后部己冒落的研石上。压力拱将工作面前后上覆岩层分为三部分：工作面后方采空区压力拱后脚作用的高压区；工作面推进前方压力拱前脚作用的高压区;工作面工作空间附近的低压区。该理论主要解析了工作面围岩支承压力的存在，找出了工作面支架上的压力远小于上覆岩层重量的原因，纠止了自然平衡拱关于平衡拱随工作面推进而不断扩大的错误理论。但是该理论在压力拱是无法确定边界的模糊概念上没有做出解释，在压力拱与岩层运动演化间的关系上没冇进行阐述，进而无法对工

8、作面周期来压现象进行解释等，另外在工作面支架与围岩空间的力学关系上也是模糊的。二、掩护梁理论该理论主要认为工作面处于一系列岩梁的掩护之下，在冒落前这些岩梁将自身及上覆岩层重量传递到前后两端支承