大傾角特厚煤層綜合放采場(chǎng)支架-圍巖相互作用關(guān)系研究.pdf

1、大傾角煤層一般是指煤層傾角為35°～55°的煤層。在我國(guó),隨著煤礦技術(shù)的發(fā)展,大傾角煤層的開采變的越來(lái)越多,也成為當(dāng)下部分煤礦開采面臨的難題之一。大傾角煤層開采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和頂板、頂煤的運(yùn)動(dòng)與緩傾斜煤層有很大區(qū)別,支架一圍巖相互作用關(guān)系也有很大不同。本文在分析和研究大傾角煤層開采上覆巖層結(jié)構(gòu)特征和項(xiàng)板頂煤的運(yùn)移規(guī)律的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了大傾角厚煤層綜放采場(chǎng)支架-圍巖的相互關(guān)系,分析了大傾角條件下支架運(yùn)行的穩(wěn)定性,確定了大傾角特厚煤層

2、綜放采場(chǎng)液壓支架的合理工作阻力,為大傾角煤層的高效、安全開采等工程實(shí)踐提供了重要的參考價(jià)值。
　　 針對(duì)上述內(nèi)容,本文以山西潞安集團(tuán)潞寧煤業(yè)有限公司大傾角特厚煤層綜放采場(chǎng)覆巖結(jié)構(gòu)及頂板頂煤運(yùn)動(dòng)規(guī)律課題為研究背景,深入探討研究了大傾角特厚煤層綜放采場(chǎng)支架-圍巖的相互作用關(guān)系,其主要內(nèi)容包括以下5個(gè)方面:①大傾角綜放采場(chǎng)的覆巖結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)規(guī)律;②大傾角綜采放頂煤運(yùn)移規(guī)律;③大傾角綜放采場(chǎng)支架-圍巖相互作用關(guān)系;④大傾角綜放采場(chǎng)支架工作

3、阻力的合理確定;⑤大傾角綜放工作面支架穩(wěn)定性的分析。
　　 本文對(duì)兩個(gè)代表性的大傾角煤礦做了調(diào)研分析,總結(jié)了大傾角特厚煤層綜放工作面支架支柱的受力特點(diǎn)以及沿工作面傾斜方向上壓力的分布特點(diǎn)。對(duì)潞安集團(tuán)潞寧孟家窯煤業(yè)有限公司5號(hào)煤層的煤巖進(jìn)行了巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn),通過(guò)建立大傾角工作面直接頂“小結(jié)構(gòu)”和老頂巖層“大結(jié)構(gòu)”的力學(xué)模型進(jìn)行分析計(jì)算,得出了大傾角煤層冒落矸石沿工作面方向的充填長(zhǎng)度。同時(shí),針對(duì)孟家窯5105工作面計(jì)算了沿工作面走向的

4、冒落帶高度和斷裂帶高度,以及工作面傾向的冒落高度。
　　 利用彈性薄板理論對(duì)大傾角綜放工作面覆巖斷裂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析計(jì)算,針對(duì)孟家窯煤礦大傾角綜放工作面的基本情況得出:直接頂?shù)某醮螛O限垮落步距為11.2m;工作面推進(jìn)方向上到42.1m時(shí),基本頂中部發(fā)生初次斷裂,沿工作面傾斜方向在距下端頭28.7m和距離上端頭21.8m范圍處的板發(fā)生破斷;在基本頂周期來(lái)壓前,沿工作面推進(jìn)方向到18.3m時(shí)中部發(fā)生斷裂,沿工作面傾斜方向在距下端頭18

5、.2m和距上端頭13.6m范圍處板會(huì)發(fā)生斷裂。
　　 運(yùn)用損傷力學(xué)理論分析了大傾角綜放采場(chǎng)頂煤的運(yùn)移規(guī)律及破壞特征。尤其頂煤的始動(dòng)點(diǎn)在工作面傾斜方向上表現(xiàn)出不同的移動(dòng)特征,即沿工作面傾向上部頂煤的始動(dòng)點(diǎn)距離煤壁最遠(yuǎn),下部次之,中下部最近。
　　 大傾角放頂煤支架工作阻力分別采用類比法、實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)法和理論分析法計(jì)算。采用支護(hù)強(qiáng)度理論計(jì)算最終確定孟家窯5105工作面的支架合理工作阻力為6000kN。此外,對(duì)支架穩(wěn)定性問(wèn)題提出了