近淺埋煤層大采高工作面等效直接頂破斷機(jī)理與支架載荷研究.pdf

1、榆神府礦區(qū)是我國重要的煤炭基地,主要采用大采高綜合機(jī)械化方式開采近淺埋煤層,工作面支架的支撐能力已經(jīng)達(dá)到10000-17000kN/架,支護(hù)成本巨大,大采高工作面頂板來壓機(jī)理、頂板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與支架載荷確定,尚需系統(tǒng)研究。論文以國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“淺埋煤層大采高頂板結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性研究”為依托,在大采高工作面礦壓特征實(shí)測分析和頂板結(jié)構(gòu)物理相似模擬基礎(chǔ)上,采用數(shù)值模擬揭示直接頂破斷機(jī)理以及穩(wěn)定性,確定支架載荷的計(jì)算方法。
　　通

2、過近淺埋大采高礦壓實(shí)測分析與物理模擬發(fā)現(xiàn):近淺埋大采高工作面直接頂變厚,覆巖結(jié)構(gòu)鉸接點(diǎn)上移?；诖蟛筛吖ぷ髅娓矌r結(jié)構(gòu)特性,給出了“等效直接頂”的定義:鉸接基本頂至煤層間不能形成結(jié)構(gòu)的冒落帶巖層,起直接頂作用的全部巖層稱為等效直接頂。近淺埋煤層大采高主要表現(xiàn)為雙關(guān)鍵層結(jié)構(gòu),下位關(guān)鍵層架后切落形成的結(jié)構(gòu)符合“臺(tái)階巖梁”或“懸臂梁”結(jié)構(gòu)模型,上位關(guān)鍵層形成的結(jié)構(gòu)符合“砌體梁”結(jié)構(gòu)。下位關(guān)鍵層的破斷步距較小,上位關(guān)鍵層的破斷步距較大,形成大小周

3、期來壓現(xiàn)象。
　　根據(jù)物理模擬現(xiàn)象建立等效直接頂破斷演化數(shù)值模型,分析等效直接頂破斷特征。數(shù)值分析揭示了等效直接頂?shù)钠茢酁樯喜坷茢嘞虏考羝茢?。正常回采期間等效直接頂參與承載,來壓時(shí)等效直接頂破斷,合理的初撐力可保持等效直接頂良好完整性、減緩其破斷,保證等效直接頂較好的承載能力。
　　理論分析表明:等效直接頂碎脹系數(shù)越大,關(guān)鍵塊回轉(zhuǎn)角越小,來壓步距較小時(shí),下位關(guān)鍵層有可能不能形成鉸接結(jié)構(gòu),而形成“懸臂梁”結(jié)構(gòu)。等效直接頂剛度