大釆高综放工作面矿压显现规律研究.pdf

大釆高综放工作面矿压显现规律研究.pdf

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1、总第194期doi:10.3969/j.issn.1005—2798.2015.10.010大采高综放工作面矿压显现规律研究石炜’(1.太原理工大学矿业X-程学院,山西太原030024;2.大同煤矿集团有限责任公司党委办公室,山西大同037000)摘要:在缓倾斜特厚煤层开采条件下。大采高综放开采技术能否成功应用的关键因素是其顶煤的冒放性。文章以同忻煤矿8106工作面为研究背景,根据工作面顶底板岩层以及3~5号煤层的煤岩体力学参数建立力学模型.通过RFPA数值模拟软件对顶煤在工作面由开切眼开始向前推进过程中的变形破

2、坏特征以及矿压显现规律进行模拟研究。关键词:大采高:综放工作面:矿压显现:数值模拟中图分类号:TD323文献标识码:B文章编号:1005—2798(2015)10—0028-04我国目前在大采高综放开采技术方面的研究尚内生裂隙比较发育。处在探索起步的阶段,并且大采高综放开采技术在8106工作面开采高度为3.9m.放煤高度为诸如平朔安家岭煤矿、同煤塔山煤矿和同煤同忻煤12.54m,采放比大约为1:3.2.采用单一走向壁式矿等一些矿井均取得了十分良好的经济技术效果。综合机械化低位放顶煤开采方法。并且在8106工超过了

3、年原煤产量千万吨。关于大采高综放开采理作面回采初期,由于顶煤不发生垮落或者发生垮落论方面的研究相对还比较少,只是针对大采高综放的高度不够,所以在工作面推进20m之前都不进行工作面的煤壁片帮现象进行了一定程度的研究工放煤作。还需要对大采高综放开采条件下的矿压显现规2数值模拟模型与方案律进行研究¨J。根据同煤集团同忻煤矿8106工作面顶底板以18106工作面概况及3—5号煤的煤岩体力学参数为基础建立模型,取8106工作面处于同忻煤矿一水平北一盘区。轴方向为工作面推进长度。Y轴方向为工作面顶X陷落柱与其东部相邻,还未开

4、采的8105工作面板,模型的几何尺寸为200m×120m。并对顶煤在与其南部相邻.3条北一盘区主要大巷与其西部相工作面由开切眼开始向前推进16m过程中的破碎邻,正在进行掘进的8107工作面与其北部相邻。情况进行了模拟分析。表1为模型顶底板岩石力学8106工作面对应的井上地表处于小海沟与小海沟两参数侧的高山山梁之上,此外位于8106工作面切眼向外表1顶底板岩石力学参数120m的位置对应的井上地面为已经废弃的煤峪口矿西一风井。8106工作面底板标高为773.6~816.8m,对应的井上地面标高为1205.3~1303

5、.5m,工作面走向长度为1734.8m,倾斜长度为200m。8106工作面所采煤层为3—5号煤层.煤层厚度为12.14~23.43m,平均煤层厚度为l6.44m.煤层倾角为1~4。,平均煤层倾角为2.5。。煤层夹有4~lO层矸石,夹矸厚度为0.06~0.92m.平均夹矸厚度为0.28m,岩性主要为炭质泥岩、高岭质泥岩和粉砂岩,因此煤层结构比较复杂。煤层厚度最小为12.14m,最大为23.43m,平均厚度为l6.44m。煤质主要为半亮型煤,次之为半暗型煤,具有弱玻璃光泽到玻璃光泽,并呈块状,具有参差状断块,煤层收稿

6、日期:2015-08—17作者简介:石炜(1980一),男,山西原平人,工程师,从事煤矿生产工作。282015年l0月石炜:大采高综放工作面矿压显现规律研究第24卷第10期数值模拟方案如下:况,根据对图5的分析可以得出,在工作面推进至33D32嗽42憾l一2媸湛111)所要模拟的同忻煤矿8106大采高综放T8m时,顶煤出现破坏的程度得到进一步EE加E深E.E其E内EE++++++++作面的采高为3.9m,放煤高度为l2.54m生裂隙向其上部发展的速度突然加快∞,位∞于∞工∞∞作∞面∞∞2)南于8106工作面保护煤

7、柱为30m,因此液压支架后方顶煤与位于工作面煤壁附近顶煤的破模拟工作面的开切眼以_T作面由3—5号煤层所在坏高度达到了大约8m.然而其内生裂隙的发育还层位自模型边界开始向前30m的位置处开挖6In。处于比较低的水平,此时直接顶也开始出现裂隙并3)工作面向前推进的单位距离为2m.并在且发生变形破坏。图6为工作面推进至8ITI时靠近此过程中对顶煤、顶板的破坏特征进行实时观察。煤壁前后】21TI范周的顶煤应力分布图,根据对冈6的分析可以得出。同图4中煤壁后方的顶煤应力3模拟结果分析大小相比较,此时图6中应力值仅为1.6

8、MPa.呈现下述分别为顶煤在模拟丁作面由开切眼处开始出了迅速降低的趋势.这一现象是由此时进一步加向前推进至6m、8m、12m、14n1和16m处过程中大的顶煤破坏程度所导致的,T作面的超前支承压的应力分布情况力的范嗣大约为8m,其最大值大约为4.8MPa,同1)图1为模拟_丁作面开切眼的位置图.根据对图4中作面的超前支承压力最大值相比较,此时图l的分析可以得出在[作面开切

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