近浅埋煤层大采高工作面双关键层结构分析
【图文】：
煤炭学报2017年第42卷图1支护阻力随采高的变化(折算架宽1.75m)Fig.1Supportresistancevs.miningheight一大一小的周期性变化，大周期来压时动载较明显，容易造成压架事故。大周期来压步距一般为小周期来压步距的2倍，大周期来压载荷为小周期的1.3倍。图2工作面大小周期来压规律Fig.2Largeandsmallperiodicweightingoflongwallface形成大小周期来压的原因，主要是基岩顶板垮落过程可以形成双关键层结构。根据覆岩条件的不同，直接顶厚度约占采高的2～3倍，每组关键层厚度(铰接结构层)为采高的3～5倍，则当基岩厚度为采高的8～13倍以上，就可能形成两组关键层。这一现象在1997年活鸡兔煤矿首采工作面模拟中也曾发现(图3)，该工作面基岩厚度约60m，采高为4m，基岩厚度为采高的15倍，垮落顶板形成双关键层结构。下组关键层厚度约20m，破断顶板形成强断裂带，导致小周期来压;上组关键层厚度约30m，破断形成弱断裂带，上下关键层同步运动导致大周期来压。2近浅埋大采高工作面顶板结构2.1等效直接顶及其厚度随着采高的加大，大采高工作面顶板垮落带变厚，等效于“直接顶”的顶板岩层厚度加大。为了准确描述大采高工作面“厚直接顶”特征，提出大采高工作面“等效直接顶”概念，将煤层至铰接基本顶岩层之间，不能形成结构的垮落带岩层统称为等效直接顶［12］。图3近浅埋煤层顶板双关键层结构形态素描Fig.3Sketchofdoublekeystratastructureintheroofofnearlyshallowcoalseam物理相似模拟得出［12－13］，采高为4，5，6，7m时，等效直接顶厚度为10，15，21，26m，分别为采高的2.5，3.0，，3.5，3.7倍，如图4所示。可见，等效直接顶厚度与采高呈近似线性增加，为采高的2.5～3.7倍，平均3.2倍，与按照碎胀系数1.3计算得出的3.
煤炭学报2017年第42卷图1支护阻力随采高的变化(折算架宽1.75m)Fig.1Supportresistancevs.miningheight一大一小的周期性变化，大周期来压时动载较明显，容易造成压架事故。大周期来压步距一般为小周期来压步距的2倍，大周期来压载荷为小周期的1.3倍。图2工作面大小周期来压规律Fig.2Largeandsmallperiodicweightingoflongwallface形成大小周期来压的原因，主要是基岩顶板垮落过程可以形成双关键层结构。根据覆岩条件的不同，直接顶厚度约占采高的2～3倍，每组关键层厚度(铰接结构层)为采高的3～5倍，则当基岩厚度为采高的8～13倍以上，就可能形成两组关键层。这一现象在1997年活鸡兔煤矿首采工作面模拟中也曾发现(图3)，该工作面基岩厚度约60m，采高为4m，基岩厚度为采高的15倍，垮落顶板形成双关键层结构。下组关键层厚度约20m，破断顶板形成强断裂带，导致小周期来压;上组关键层厚度约30m，破断形成弱断裂带，上下关键层同步运动导致大周期来压。2近浅埋大采高工作面顶板结构2.1等效直接顶及其厚度随着采高的加大，大采高工作面顶板垮落带变厚，等效于“直接顶”的顶板岩层厚度加大。为了准确描述大采高工作面“厚直接顶”特征，提出大采高工作面“等效直接顶”概念，将煤层至铰接基本顶岩层之间，不能形成结构的垮落带岩层统称为等效直接顶［12］。图3近浅埋煤层顶板双关键层结构形态素描Fig.3Sketchofdoublekeystratastructureintheroofofnearlyshallowcoalseam物理相似模拟得出［12－13］，采高为4，5，6，7m时，等效直接顶厚度为10，15，21，26m，分别为采高的2.5，3.0，3.5，3.7倍，如图4所示。可见，等效直接顶厚度与采高呈近似线性增加，为采高的2.5～3.7倍，平均3.2倍，与按照碎胀系数1.3计算得出的3.
【作者单位】： 西安科技大学能源学院;西安科技大学教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51674190,51174278)
【分类号】：TD323
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本文编号：2527109
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