淺埋煤層大采高綜采工作面覆巖結(jié)構(gòu)與來壓機理研究.pdf

1、近年來我國大采高技術(shù)在大型礦區(qū)得到普遍采用,是陜北礦區(qū)和東勝礦區(qū)的主要開采方式,然而大采高頂板結(jié)構(gòu)和礦壓機理認識尚不統(tǒng)一。特別是對陜北特有的基巖較厚、上覆雙關(guān)鍵層的近淺埋煤層大采高長壁工作面的頂板結(jié)構(gòu)和來壓機理研究很少。掌握淺埋大采高長壁工作面的頂板結(jié)構(gòu)、揭示來壓機理具有重要理論和實踐意義。
　　本文以國家自然科學(xué)基金項目“淺埋煤層大采高頂板結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性研究為依托”,在納林廟二礦和張家峁煤礦2個6m大采高工作面礦壓實測和相關(guān)大采

2、高工作面礦壓特征的統(tǒng)計分析基礎(chǔ)上,開展了4m、5m、6m、7m大采高工作面開采頂板結(jié)構(gòu)物理相似模擬實驗,結(jié)合頂板結(jié)構(gòu)形態(tài)的UDEC數(shù)值模擬,建立了大采高工作面頂板結(jié)構(gòu)模型,系統(tǒng)研究了淺埋長壁大采高開采的頂板結(jié)構(gòu)和頂板來壓機理。
　　實測研究表明,淺埋煤層大采高工作面支架載荷隨著工作面采高加大呈線性增大,初次來壓步距一般為35~70m,主要分布在50m左右;周期來壓步距一般為9~20m,主要分布在15m左右;動載系數(shù)為1.2~2.0

3、,一般為1.5;采高越大片幫越嚴重。
　　物理相似模擬和數(shù)值計算發(fā)現(xiàn)了隨采高加大頂板結(jié)構(gòu)鉸接位置上移現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)了近淺埋煤層頂板雙關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)隨充填的不同呈現(xiàn)兩種結(jié)構(gòu)形態(tài),上位關(guān)鍵層主要形成“砌體梁”結(jié)構(gòu),下位關(guān)鍵層主要表現(xiàn)為“臺階巖梁”結(jié)構(gòu)。通過建立力學(xué)模型,對下位關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行了分析,得出了影響下位關(guān)鍵層穩(wěn)定性的主要影響因素是采高、頂板結(jié)構(gòu)塊度、載荷層厚度、鉸接點位置(直接頂厚度和充填)。最后得出淺埋煤層大采高工作面小周期