8.5 m采高综采工作面顶板运动及支承压力分布特征理论研究

发布时间：2020-02-06 09:02

【摘要】：为保障8.5 m采高综采工作面安全生产,在总结分析不同采高综采工作面矿压规律基础上,采用工程类比、理论分析、相似材料模拟对8.5 m采高综采工作面覆岩运动及支承压力分布特征进行理论研究。在理论分析中提出基于D-P准则引进洛德参数修正传统计算公式,以考虑中间主应力对屈服函数的影响;采用回归分析方法科学预测综采工作面动载系数。结果表明:12401综采工作面顶板厚度为22.68 m,初次、周期来压步距为56,21 m;正常开采期间,定量分析、估算法预测顶板来压强度为1.51,1.69 MPa;支承压力峰值点位置为13 m,影响范围60 m。研究成果为支架的选型设计和综采工作面安全高效生产提供借鉴。
【图文】：

淖既沸院凸こ淌导猞陌踩鄭?上述研究成果均为目前世界第一采高———8.5m采高综采工作面成功开采奠定理论基矗1工程概况上湾煤矿四盘区走向长度5.3～5.6km，倾斜长度3.4km，盘区面积18.7km2;煤层埋深88.41～279.20m，平均208.7m，煤层厚度5.35～9.86m，平均8.8m，设计采高8.5m，煤层倾角1°～3°。12401工作面为四盘区首采面，煤层顶板岩性以砂岩为主;底板岩性以粉砂岩为主，局部泥岩，其钻孔柱状如图1所示。设计工作面长度300m，推进长度5400m，采用综合机械化一次采全高开采工艺，通风方式为“U”型通风。图1钻孔柱状Fig.1Drillholecolumn2顶板运移规律分析2.1工程类比分析研究顶板运移规律是以液压支架工作阻力的变化作为判别标准。为提高预测8.5m采高综采工作面顶板运移规律的准确性，以神东矿区综采工作面为对象，从采高(表1)、埋深(表2)2个因素进行综合确定。(1)采高因素由表1可知，神东矿区1－2煤、2－2煤采高为3.5～6.0与6.0～7.0m时，综采工作面初次来压步距在45～60m内，周期来压步距在9～15m内;总体2255

第9期邸帅等:8.5m采高综采工作面顶板运动及支承压力分布特征理论研究出10～20m区间，但相对误差为3%;说明理论分析结果具有较好的准确性。根据上述结果，建立12401综采工作面顶板运移规律模型如图2所示。图212401综采工作面顶板运动模型Fig.2Ｒoofstructuralmodelin12401workingsurface2.2.2顶板来压强度分析预测顶板来压强度对液压支架的选型设计具有重要意义。实践表明，初采期间常采取降低采高、强制放顶等安全措施保证综采工作面安全高效生产，故本文主要分析正常回采期间顶板来压强度P［15］。综采工作面来压前顶板压力A:A=∑Hmiγmifmi(4)式中，Hmi为分层顶板厚度，m;γmi为分层顶板容重，N/m3;fmi为分层顶板悬顶系数。代入得A=1.03MPa。(1)定量分析顶板来压强度P1主要包括顶板压力及其周期性运动产生的压力，代入式(5)得P1=1.51MPa。P1=A+HDγLZ2JLO(5)式中，，J为顶板岩重分配参数，一般取2。(2)动载系数估算法动载系数K是衡量工作面矿压显现的一重要指标。影响工作面矿压显现的因素较为复杂，主要为埋深、顶板特征、工作面长度、采高等。笔者通过分析神东矿区相似地质和开采条件的大采高综采工作面情况，确定与动载系数较为密切的因素。①埋深。以上湾矿12105综采工作面为例，采高为6.8m，煤层倾角小，煤层埋深85～140m，在工作面推进过程中，煤层埋深由大到小(125～90m)，最大相差35m，但支架的工作阻力无明显变化，说明埋深的变化对动载系数的影响较校②采煤工艺。神东矿区采用综合机械化采煤工艺，且采用一次采全高开采技术。因此，采煤工艺对动载系数的影响较校③顶板特征。神东矿区具有相似的开采地质条件，均属于浅埋煤层开采。现场?

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 谢广祥;王磊;;工作面支承压力采厚效应解析[J];煤炭学报;2008年04期

2 张开智,刘义学;放顶煤工作面支承压力分布[J];矿山压力与顶板管理;1993年Z1期

3 李洪,代进;支承压力的弹性基础梁解算初探[J];矿山压力与顶板管理;2005年02期

4 宋振骐;卢国志;夏洪春;;一种计算采场支承压力分布的新算法[J];山东科技大学学报(自然科学版);2006年01期

5 岳东;江万刚;;综放面侧向支承压力分布规律模拟研究[J];陕西煤炭;2006年04期

6 司荣军;王春秋;谭云亮;;采场支承压力分布规律的数值模拟研究[J];岩土力学;2007年02期

7 王保安;;93上01综放工作面侧向支承压力分布规律现场实测分析[J];山东煤炭科技;2007年03期

8 黄士辉;朱永鹏;李东峰;;推进方向支承压力分布规律数值模拟研究[J];山东煤炭科技;2010年01期

9 赵同彬;张洪海;陈云娟;谭云亮;;支承压力分布演化规律及对煤岩体破坏的影响[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2010年03期

10 唐军华;白海波;杜锋;;采场支承压力分区变异特征研究[J];采矿与安全工程学报;2011年02期

相关会议论文 前4条

1 刘保国;刘先贵;;深部开采时支承压力变化规律的有限元模拟[A];第二届全国青年岩石力学与工程学术研讨会论文集[C];1993年

2 滕学军;张万斌;;锤击波速法测量煤体支承压力试验研究[A];矿山坚硬岩体控制学术讨论会论文集[C];1991年

3 蒋金泉;刘保国;;采场三维状态下顶板初次破断与支承压力显现[A];首届全国青年岩石力学学术研讨会论文集[C];1991年

4 谭云亮;赵卫东;;变基础梁的解及对顶板断裂和压力分布的影响分析[A];水电与矿业工程中的岩石力学问题——中国北方岩石力学与工程应用学术会议文集[C];1991年

相关硕士学位论文 前6条

1 孙伟芳;考虑围岩力学性质梯度特征的支承压力分布及影响因素[D];山东科技大学;2009年

2 王磊;采厚对支承压力分布及动力灾害的影响研究[D];安徽理工大学;2006年

3 王富林;松软煤层采场前方支承压力分布特征及围岩控制研究[D];河南理工大学;2012年

4 杨友伟;工作面侧向支承压力分布及保留巷道控制研究[D];山东科技大学;2010年

5 梁赛江;深井综放工作面支承压力分布及围岩控制研究[D];山东科技大学;2007年

6 孟鑫;东海矿深部回采工作面矿压规律研究[D];黑龙江科技学院;2009年

本文编号：2576848