普采工作面坚硬顶板矿压显现规律研究.pdf

《普采工作面坚硬顶板矿压显现规律研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、能源技术与管理2012年第6期doi：10．3969~．issn．1672—9943．2012．06．016普采工作面坚硬顶板矿压显坝规律研穷樊明昌(浙江省有色金属地质勘查局，浙江绍兴312000)[摘要]坚硬顶板控制是普采工作面支护的重要研究内容，以某矿1211工作面为背景，对坚硬项板采场的力学模型进行分析，采用岩板模型计算公式进行理论计算，表明1211工作面初次垮落步距和周期来压步距均较大，工作面支护困难；采用端部拉槽强制放顶减小初次垮落步距，循环放顶减小周期来压步距，保证初撑力，加强端头和特殊地段支护，提高普采工作面支柱支护质量，保障煤

2、矿的安全生产。[关键词]坚硬顶板；矿压规律；强制放顸；普采工作面[中图分类号]TD321+．2[文献标识码]B[文章编号]1672_9943(2012)060403526m，倾斜长121m，面积约为63646m。0引言1211工作面采用长壁后退式采煤法，全部垮我国煤层赋存条件复杂，约三分之一的煤层落法管理顶板。由于煤层顶板岩层坚硬，属于坚硬属于坚硬顶板，且分布在50％以上的矿区。坚硬难冒落顶板，须研究工作面矿压显现规律，提出合顶板控制是煤矿采场矿压研究的重要内容之一。理支护形式及控制方式，这是该矿普采工作面实过去对于普采工作面坚硬顶板的控制多

3、采用煤柱现坚硬顶板下开采的关键技术。支撑法开采，煤炭损失量大，资源回收率低，通风2坚硬顶板矿压显现规律条件差且有大面积来压的威胁。因此必须在掌握坚硬顶板普采工作面矿压显现规律的基础上，研2．1力学模型究合理的支护及控制方式。根据采场上部不同岩层运动对采场影响程度的不同，可以认为直接顶与老顶对采场产生直接1工程概况影响，而老顶以上的上覆岩层不会对采场产生直某矿1211工作面为该矿首采面，通过对地质接影响，可以视其为载荷]。由此，可建立坚硬顶资料、1211工作面巷道掘进施工情况分析，煤层赋板采场的力学模型如图1所示。存相对稳定。煤层倾角6。一15

4、。，平均9．4。。煤厚1．23．4m，平均2．6m。煤层直接顶为深灰色石灰岩，平均厚度4．2m，局部裂隙发育，岩质坚硬；上方为细砂岩，平均厚度15．1m。煤层底板为灰色砂质泥岩，平均厚度0．9m；其下为粉砂岩，平均厚9．05m。煤层顶底极f青况如表1所示。图1坚硬顶板采场力学模型表1煤层顶底板情况对于整体性较好的厚层坚硬岩梁，因其强度名称岩层名称厚度，m岩性描述较大，一般都是采取按“给定变形”方式来进行设老顶细砂岩9．41～22．82局部为砂质泥岩或泥岩计，因此本模型中对老顶采取“给定变形”支护。对直接顶石灰岩3．8～5．1深灰色厚层状于这种

5、模型状态，岩梁运动最终的稳定位置取决直接底砂质泥岩0．6～1．6灰色，含炭质。于岩梁的强度及两端支承情况，在岩梁由端部裂老底粉砂岩7．84~9．98深灰色’粟质’中下断到下沉至最终位置状态的过程中，支架只能在一定程度上减小岩梁运动速度，但不能对岩梁的该首采面设计开采一采区第一区段2下煤一运动(主要指运动最终停止位置)起到阻止作用。分层，工作面起始段位于22下煤夹矸中，其顶离层回转角0(即老顶断裂岩块的回转角它地段位于2下煤中，距离三灰约51m，断层不导度)将与采高。、直接顶厚度他、碎胀系数。及老水，正常情况下不受水害威胁。该工作面走向长201

6、2年第6期樊明昌普采工作面坚硬顶板矿压显现规律研究41顶断裂岩块的长度有关，即步距计算公式为：sinO=—ho+mTl~nz———：——一0×式中，为老顶离层回转角，(。)；。为采高，in；mz为直接顶厚度，m；Jc。为岩石碎胀系数。C。式中，为老顶周期破断步距，m；Ao为工作面长度影响系数。为老顶断裂岩块的长度，m。其中，工作面长度影响系数A柏：老顶断裂岩块回转时对工作面可能形成影响的下沉量5为：rA、／0．188一=￡×sinO=—Lk—lho-m~(k0—1)J式中，为悬臂岩梁√模二=型：老顶的跨落步距，m。乙0式中，为控顶距长度，m。

7、经计算，石灰岩老顶周期破断步距为25．40m。由上式可知顶板的下沉量只与工作面的控顶老顶初次破断与周期破断步距比为：Lc距、老顶断裂岩块的长度、采高、直接顶厚度和碎==3．71胀系数有关，但这分析缺少采深及工作面的支护121l石灰岩老顶初次破断与周期破断步距强度等因素对顶板下沉量影响的考虑。计算结果表明：考虑受强制放顶影响，以四周实体2．2坚硬石灰岩老顶破断步距预测煤支撑为边界条件，按照岩板模型计算老顶的初2．2．1完整石灰岩老顶初次破断步距计算次跨落步距为94．11m；按照坚硬厚层悬板力学模因为1211工作面是该矿首采工作面，四周为型计算老

8、顶的周期破断步距，该面老顶的周期来实体煤，所以采用四周固支边界岩板模型，考虑老压步距为25．40m。顶岩层自重及其上覆岩层载荷，并考虑经过强制放顶后，顶板完整性被破