不稳定煤层综放开采顶板来压步距特征研究.pdf

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1、煤炭工程第４８卷第６期ＣＯＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ?４８，Ｎｏ?６ｄｏｉ：１０?１１７９９／ｃｅ２０１６０６０２１不稳定煤层综放开采顶板来压步距特征研究张凤岩（华北科技学院，河北廊坊０６５０００）摘要：为了研究煤层厚度和形状对来压步距的影响，采用梁式力学模型理论分析了厚度稳定水平工作面的初次来压和周期来压步距，并对河林煤矿Ｊ７４０１工作面煤层厚度和形状的分布变化及现场周期来压情况进行监测。结合煤层分布图和来压特征监测图，对比分析理论计算结果和实测数据得出：煤层厚度大时周期来压步距偏小，煤层厚度小时周期来压步距偏大；当煤岩层

2、“凹”状时对周期来压步距有延缓作用，当煤岩层“凸”状时对来压步距有促进作用。关键词：不稳定煤层；煤层厚度；煤层形状；来压规律；来压步距中图分类号：ＴＤ３２３文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－０９５９（２０１６）０６⁃００６８⁃０３ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒｏｏｆｗｅｉｇｈｔｉｎｇｉｎｔｅｒｖａｌｉｎｕｎｓｔａｂｌｅｃｏａｌｓｅａｍｄｕｒｉｎｇｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｔｏｐｃｏａｌｃａｖｉｎｇＺＨＡＮＧＦｅｎｇ－ｙａｎ（ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｇｆａｎ

3、ｇ０６５０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｏａｌｓｅａｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｓｈａｐｅｏｎｗｅｉｇｈｔｉｎｇｉｎｔｅｒｖａｌ，ｂｅａｍ－ｔｙｐｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｆｉｒｓｔａｎｄｐｅｒｉｏｄｉｃｗｅｉｇｈｔｉｎｇｉｎｔｅｒｖａｌｏｆｃｏａｌｓｅａｍ．ＴｈｅｆｉｅｌｄｐｅｒｉｏｄｉｃｗｅｉｇｈｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｅａｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｓｈａｐｅｉｓｍｏｎｉｔｏｒｅｄｉｎＪ７４

4、０１ｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｏｆＨｅＬｉｎｍｉｎｅ．Ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｄａｔａａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｃｏａｌｓｅａｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｇｒａｐｈａｎｄｔｈｅｗｅｉｇｈｔｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｇｒａｐｈ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔ，ｗｈｅｎｔｈｅｃｏａｌｓｅａｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｓｓｍａｌｌｅｒｔｈｅｐｅｒｉｏｄｉｃｗｅｉｇｈｔｉｎｇｓｔｅｐｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｈｉｇｈｅｒ．Ａｎｄｔｈｅｃｏｎｃａｖｅｓｈａｐ

5、ｅｏｆｃｏａｌｓｅａｍｍａｙｌｅｓｓｅｎｔｈｅｐｅｒｉｏｄｉｃｗｅｉｇｈｔｉｎｇｓｔｅｐ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｃｏｎｖｅｘｓｈａｐｅｍａｙｄｏｔｈｅｏｐｐｏｓｉｔｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｓｔａｂｌｅｃｏａｌｓｅａｍ；ｃｏａｌｓｅａｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓ；ｃｏａｌｓｅａｍｓｈａｐｅ；ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙｏｆｒｏｏｆｗｅｉｇｈｔｉｎｇ；ｗｅｉｇｈｔｉｎｇｉｎｔｅｒｖａｌ多年来以刘天泉院士、钱鸣高院士和宋振骐院士为代７００ｍ，平均厚度５４０ｍ。主采煤层７（４）煤层在矿区的北部表的科技工作者，经过长期的努力在矿山压力显现和顶板和东北部，该煤层

6、在井田边界占较大的工业储量，煤层的［１－３］构造非常复杂。且７（４）煤层范围较大，几乎遍布整个矿破坏高度的研究取得了丰硕的研究成果，积累了宝贵的研究经验。结构的失稳导致了顶板的来压，由于上覆岩层区，煤层厚度和倾角变化都比较大，煤层厚度变化幅度为结构周期性的变化，顶板将周而复始的出现“稳定—失０?２４～２４?７ｍ，平均厚度１４?４ｍ。以Ｊ７４０１工作面为研究对稳—稳定”的变化。周期来压的表现形成包括：顶板下沉象，该工作面煤岩体综合柱状图如图１所示。速度和下沉量加大，支架受到的载荷加大，同时还可能引２顶板来压步距分析［４－６］起煤壁片

7、帮，顶板发生台阶下沉等现象。影响周期来压的因素包括：采煤方法选择，顶板管理方法，开采速度，２?１理论分析［７，８］地质构造和煤层倾角等，现有的研究成果中煤层形状的２?１?１基本顶的确定凹凸变化对周期来压影响规律研究较少。本文以河林煤矿煤层顶板沿垂直方向可以分为直接顶和基本顶，直接［９－１１］为对象，分析煤层形状的变化对顶板周期来压的影响。顶的厚度是已经冒落的岩层的厚度之和，基本顶是在推进方向上能够保持自身稳定性，并能够对上覆岩层起支撑、１煤层概况控制作用，因此要研究Ｊ７４０１工作面顶板的运动规律，要河林煤矿的地层划分位于鸿基叠，沉

8、积层厚度５００～先确定直接顶的厚度，根据现场工作面综合柱状图资料来收稿日期：２０１５－１０－１５基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１１７４１０９）作者简介：张凤岩（１９８０—），男，黑龙江安达人，硕士，讲师，现在主要从事注浆加固与巷道支护技术研