華亭礦區(qū)有沖擊傾向性特厚煤層分層綜放工作面支護(hù)系統(tǒng)適應(yīng)性研究.pdf

1、分類號(hào)：UDC：學(xué)校代碼：8331i密級(jí)：博士學(xué)位論文華亭礦區(qū)有沖擊傾向性特厚煤層分層綜放工作面支護(hù)系統(tǒng)適應(yīng)性研究AdaptabilitystudyonsupportingsystemofheavythickcoalseamtopcoalcavingworkingfaceinHuatingdiggingswithburstingliability研究生：奎煎導(dǎo)師：王國法研究員塑文君研究員學(xué)科專業(yè)：采礦工程研究方向：工作面支護(hù)技術(shù)與裝備培

2、養(yǎng)單位：煤科望暄玨墨遮進(jìn)嬰窒僉暄煤炭科學(xué)研究總院2012年3月煤炭科學(xué)研究總院博士學(xué)位論文摘要甘肅華亭煤礦開采有沖擊傾向性的特厚煤層，所采5號(hào)煤層平均厚度369m，埋深7193m，采用分層綜放開采，先期開采中受沖擊地壓影響，工作面壓力顯現(xiàn)明顯，初期支架損壞嚴(yán)重，巷道變形量大，造成了多次人身和生產(chǎn)安全事故，對(duì)人員和設(shè)備安全造成很大影響。論文以華亭煤礦有沖擊傾向性特厚煤層分層綜放開采中的回采工作面和巷道超前支護(hù)問題為背景，綜合運(yùn)用現(xiàn)場測試、

3、理論分析、數(shù)值模擬和工業(yè)性試驗(yàn)等研究手段，分析了主采煤層的沖擊傾向性，論證了合理分層開采方案，提出了針對(duì)有沖擊傾向性特厚煤層工作面和巷道超前支護(hù)系統(tǒng)。論文取得了如下成果：1、對(duì)華亭煤礦2501采區(qū)的沖擊傾向性測定得出：5號(hào)煤層的彈性能量和沖擊能量指數(shù)均屬于強(qiáng)沖擊傾向性范圍，為強(qiáng)沖擊傾向性煤層：項(xiàng)板為弱沖擊傾向性頂板；2501采區(qū)的沖擊傾向性等級(jí)為4級(jí)，具有較強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)。2、特厚煤層不同分層開采方案和回采工藝下對(duì)沖擊地壓有重要影響。數(shù)值模

4、擬可知，第一種方案(分兩層開采)應(yīng)力集中系數(shù)為193，第二種方案(分三層開采)應(yīng)力集中系數(shù)為178；第一種方案的工作面頂煤及頂板破壞范圍、工作面前方煤體破壞深度以及工作面底板的破壞厚度及范圍均比第二種方案大；從工作面沖擊傾向性及巷道超前支護(hù)的角度進(jìn)行考慮，第二種方案優(yōu)于第一種方案。采用分三層開采機(jī)采高度在3m左右，放煤高度在9～10m左右，采放比約為1：3，在采取一定的輔助措施后能夠有效降低工作面壓力及沖擊傾向性發(fā)生幾率。3、通過分析工

5、作面頂?shù)装迩闆r及沖擊地壓影響，采用特厚煤層綜放開采散體模型，得出華亭煤礦工作面支護(hù)強(qiáng)度為119MPa(分三層開采)或1628MPa(分兩層開采)，并設(shè)計(jì)了ZFl2000／23／35H型反四連桿放頂煤液壓支架。針對(duì)沖擊地壓的特點(diǎn)，通過對(duì)缸徑和柱徑的匹配研究確定了缸、桿徑的優(yōu)化匹配，通過承載能力確定了缸徑匹配，通過雙伸縮立柱降柱分析確定了桿徑匹配，最終研制了360mm缸徑的雙伸縮抗沖擊立柱。4、工作面超前支架是工作面支護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分。