大傾角松軟煤層綜放工作面頂煤破壞影響因素與機(jī)理研究.pdf

1、大傾角松軟煤層綜放工作面頂煤破壞影響因素多，機(jī)理復(fù)雜?；夭蛇^(guò)程中，頂煤的破碎、漏冒對(duì)工作面支護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定性起著決定性影響。研究大傾角松軟煤層綜放工作面頂煤破壞的影響因素及作用機(jī)理對(duì)控制工作面“支架-圍巖”系統(tǒng)穩(wěn)定、保證工作面安全高效生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。
　　本文采用數(shù)值分析、物理相似模擬實(shí)驗(yàn)、理論分析與工程實(shí)踐相結(jié)合的方法對(duì)頂煤破壞的影響因素及諸因素對(duì)頂煤破壞的作用機(jī)理進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：
　　不同的煤層傾角、煤層強(qiáng)度、

2、采放比以及支架的反復(fù)支撐是頂煤破壞的四個(gè)主要影響因素。煤層傾角的增大將使得頂煤破壞程度的區(qū)域性特征凸顯；煤層強(qiáng)度的降低則會(huì)加劇端面頂煤的破壞，擴(kuò)大破壞范圍；隨著采放比的增大端面頂煤的變形破壞程度將進(jìn)一步加??；支架的反復(fù)支撐將使得控頂區(qū)頂煤的殘余強(qiáng)度急劇下降，破壞為失去宏觀力學(xué)聯(lián)系的散體介質(zhì)。在這四個(gè)影響因素中，煤層傾角與煤層強(qiáng)度屬內(nèi)因，支架的反復(fù)支撐與采放比設(shè)計(jì)屬外因。
　　頂煤的“施載體”主要是基本頂“結(jié)構(gòu)”與下位載荷層載荷。沿

3、走向基本頂“結(jié)構(gòu)”形式將經(jīng)歷“懸臂梁”→“砌體梁”→“低位小結(jié)構(gòu)”的轉(zhuǎn)化過(guò)程。工作面推進(jìn)過(guò)程中，頂煤受到的頂板壓力主要由非均衡約束作用下頂板的“低位小結(jié)構(gòu)”失穩(wěn)與載荷層載荷所提供。受煤層傾角影響，沿傾斜方向“關(guān)鍵層”層位向上遷移導(dǎo)致不同區(qū)域頂板“結(jié)構(gòu)”的形成層位與失穩(wěn)形式不一，進(jìn)而使得頂煤在不同壓力作用下的破壞程度出現(xiàn)區(qū)域性差異。當(dāng)頂煤進(jìn)入支架上方后，隨著圍壓狀態(tài)的改變，煤體殘余強(qiáng)度迅速降低，此時(shí)支架的反復(fù)支撐將會(huì)對(duì)在支承壓力下已發(fā)生損

4、傷的頂煤造成再次破壞，特別是在煤層松軟時(shí)，這種破壞的程度更加劇烈，影響范圍也更靠近煤壁，易造成頂煤漏冒。當(dāng)采放比設(shè)計(jì)過(guò)大時(shí)，較薄的頂煤抗載能力弱化，在外載作用下更加容易過(guò)早地在支架上方破壞為散體介質(zhì)。上述因素對(duì)頂煤的破壞作用在一定條件下耦合疊加，將極大弱化工作面“支架—圍巖”系統(tǒng)穩(wěn)定性，誘發(fā)工作面圍巖災(zāi)害。
　　長(zhǎng)山子煤礦1121工作面生產(chǎn)過(guò)程中支架的工作阻力分布以及穩(wěn)定性的特征顯現(xiàn)了各影響因素對(duì)頂煤的破壞作用，并針對(duì)這些破壞作用