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《综放工作面覆岩结构型式及矿压显现_张顶立.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、综放工作面覆岩结构型式及矿压显现中国矿业大学张项立钱鸣高徐州三河尖矿翟明华杨正华文依据现场实测、相似模拟实脸和有限元分析结果,摘要本初步建立了综放采场,的上友岩层结构模型可以较好地解释不同开采条件下放顶煤工作面的某些矿山压,面的项力现象并据此对徐州三河尖煤矿综放板活动及犷压显现进行了预预,。报取得了满意的效果关键词放顶煤开采矿压显现有限元覆岩结构模型、正确地建立综放采场的覆岩层的结岩性与分层厚度移架及放顶煤等都可造,。构模型是合理选择支架型式及确定士要成结构的失稳,,结构参数的前提也是深入研究顶煤破碎研究还表明当采场上方存在厚层较规律及确定放顶煤开采法合理
2、适用条件的坚硬直接顶时,“类其周期性折断并伴随。,”理论依据为此作者经过近年来的理论拱式结构的失稳也可造成综放采场的周期与实践研究,初步建立了综放采场的上覆,来压为区别于稳定砌体梁结构造成的老岩层结构模型,可以较好地解释综放面的顶来压,我们称之为直接顶来压,由于后一山,,“”某些矿压力现象并为综放面支架的选方歼石对该岩层的水平作用力较小类拱。型和设计提供了依据,因结构的跨度相对较小而直接顶周期来,“类”压步距一般不大直接顶中的拱式结直接顶的垮落特点及矿压显现。构如图所示、相似材料模拟实验有限元分析和现,老顶活动规律及矿压显现场实测均表明直接顶具有分层垮落的特,。征
3、并且各层具有不同的垮落步距下位,理论与实践研究均表明在综采放顶直接顶垮落后,,因而由于回转空间较大煤工作面上方仍然存在着稳定的砌体梁式,即使形成结构也是临时性,,难以形成结构结构但其形成的位置远离煤层同时由。,,的研究表明在一为煤层于顶煤及直接顶垮落角的影响在推进方,采出厚度范围以下的直接顶垮落后形成不向上老顶断裂和失稳的位置也远离采“”,。稳定的类拱式结构其失稳具有随机场相似材料模拟实验和有限元分析发性而在此范围以上的直接顶岩层垮落后现,在距煤层一范围以上岩回转,“”,空间较小可形成较为稳定的类拱层中若存在较坚硬的顶板岩层则可
4、形成,“”,。式结构这种类拱式结构随工作面的推稳定的砌体梁式结构如图所示该结,从,进不断地形成和失稳而造成工作面周构的形成和失稳对采场无直接的影响其。期性变化的压力显“现影响的实质是回转过程中促使其下的类“””式结构失稳的高度增加,支架载荷增这种类拱式结构失稳垮落的高度即拱。。决而影响,定了采场矿压显现的剧烈程度大从而造成来压“类”,,,拱结构失稳的因素又很多直接顶的在综放工作面老顶来压的过程是矿山压力与顶板管理掩··“”图直接顶中的类拱式结构图老顶周期来压,老顶在断裂后的回转过程中形成力矩所产在综放玉作面老顶与支架的相互作,,,生的支承压力主要由煤壁
5、来承担因此老用是经过顶煤及直接顶来实现的因此顶来压首先表现为煤壁片帮随着老顶的作为垫层作用的直接顶和顶煤的刚度便决“类拱’,定,进一步回转和下沉使式结构失稳的了老顶与支架之间的传力效果也即决,,。高度增加因而支架载荷增大支柱缩量定了采场矿压显观的剧烈程度当煤层较,,软或直,增加据此煤壁片帮可作为老顶来压的接层厚度较小即垫层的刚度较小。,预兆时则表现在采场矿压显观很不明显而,,根据模拟实验及观测结果可以认为当垫层的刚度较大时采场即出现明显的由于顶板岩层的超前煤壁断裂,在老顶稳矿‘压显观。定结构之下的已断裂岩层便发生回转和,,同支承压力分布及其显现沉时与后方已垮落的
6、砰石相作用形,成直“”为研究放顶煤开采条件下支承压力的接顶中类拱结构的岩块继续回转,分布特点及变化规律,同时移架也可使前拱脚遭到破坏结果使结合三河尖煤矿的,、得“复合拱”但垮具体条件对此进行了相似模拟数值模拟式结构逐层失稳和垮落。落的最大高度不超过上方形成的稳定砌体与现场实测研究,实验结果,,梁结构这种拱式结构失稳和垮落的高度表明在初采阶段支承压一便决定了采场支架载荷及矿压显观的剧烈力峰值随〔作面推进距离的增加而增大,。。程度直到岩层大范围垮落前夕达到最大值当,工作面推进时,支承压力峰值系数为研究还发现在同时存在直接顶来压,,和老顶来压的采场,两者之间是相互影
7、响以后随着岩层的不断垮落支承压,,力呈周期性的波动变化,的直接顶来压可诱发老顶来压而老顶并逐渐趋于稳。岩层断裂则可促使直接顶的断裂及“类拱”定。,结构的失稳根据有限元计算结果在放顶煤开采··矿山压力与顶板管理掩条件下,作面推进到,煤层底板中的支承压力分布如图时支承压力峰值系数为。,,,所示由图可见自切眼开始随工作显然放顶煤开采与顶分层开采相面推进,支承压力峰值系数逐渐增大,工比,支承压力达到稳定值的距离将增大,作面推进,,,时峰值系数为较顶其稳定距离为这与相似模拟结果分层开采相同步,
