范各庄矿深部首采工作面矿压规律及巷道变形控制

发布时间：2019-11-02 14:02

【摘要】：随着煤炭深部开采的不断加大,深部岩体力学性质和力学环境发生很大改变,在深部出现高地应力,高采动影响,导致巷道变形时间长,变形量增大,工作面矿压显现强烈,对煤矿安全,高效开采产生巨大的影响。矿井的安全高效生产难以离开开采带来所的矿山压力变化机理的解释,发现顶板运动和开采运移规律可以确定煤矿安全生产多带来的隐患,可以提前准备消除这种隐患。工作面开采覆岩运动规律是巷道深井回采工作面支承压力分布和上覆岩层活动,实质上也是由各种复杂因素综合作用而引起的矿压规律。以范各庄煤矿四水平4171s首采工作面为背景,结合力学理论、数值模拟和现场监测对深部工作面开采矿压特点进行研究,基于砌体梁理论分析巷道顶板来压特点,分析影响巷道稳定性因素,提出了巷道控制变形的支护理论。基于砌体梁理论,分析范各庄深部工作面开采顶板运动特征,煤层伪顶与直接顶随工作面回采垮落未能填充完采空区,直接顶初次断裂距离11m;老顶受开采影响形成大垮梁,建立初次断裂距离公式,结合支架监测工作面阻力,分析了支架工作阻力适应工作面回采要求,通过阻力计算,分析了工作面周期来压步距10.6m。通过数值模拟和现场监测,对4171s工作面开采过程巷道变形,支承压力变化进行了分析,得到深部工作面采动影响范围,巷道剧烈影响范围在工作面前方37m,巷道侧向支承压力峰值区域在5~10m。基于巷道稳定性控制分析,提出了巷道稳定控制理论,选择合适的煤柱宽度,范各庄矿深部巷道建议留设煤柱9m,巷道布置在应力较低区域,降低煤柱对下工作面回采影响。本文通过对范各庄矿4171s工作面开采顶板运动规律和巷道围岩支护进行研究,得到范各庄矿深部开采覆岩运动规律,以及深部巷道变形控制方法,为范各庄煤矿深部工作面开采提供一定的科学依据。
【图文】：

平衡图,直接顶,不分离,垮落

22411max384 JEhqLyn 中：1q -老顶上的载荷； -岩石容重；1L -初次垮落步距； h-直接顶厚度；h -老顶厚度；，2E -老顶、直接顶的弹性模量；，2J -老顶、直接顶的惯性矩。此，当 nymaxmaxy 时，直接顶与老顶不分离；当 nymaxmaxy )时层断层会形成如图 3 所示。

梁结构,断裂结构,工作面

这种平衡是一个三绞拱式的平衡[63]。顶板载荷达到岩层极限抗拉强度时，老顶岩层拉裂，因此这种老顶岩梁的极限跨度为：qRLht2max 工作面老顶在在达到极限跨度前，工作面支承载荷主要来自于未断裂的直接顶，根据范各庄煤矿生产经验，，工作面顶板初次来压距离在 30m 以内，所以根据公式计算出顶板极限垮落步距maxL ，结合两者考虑，加强控制避免工作面来压带来一系列破坏。2）老顶断裂结构及其稳定性分析老顶初次断裂后，随工作面推进，老顶发生周期性断裂，断裂结构形成块体铰接传递压力，形成砌体梁结构，如图 4 所示。
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD353;TD323

【参考文献】