石窯店煤礦淺埋煤層初采期頂板致災(zāi)機理及控制研究.pdf

1、近幾年隨著神府礦區(qū)采深的加大,開采埋深為60m~150m的厚基巖型淺埋煤層礦井逐漸增多,隨之出現(xiàn)許多新的問題,比如部分厚基巖淺埋煤層初采期頂板大面積懸頂、基本頂初次來壓期間礦壓顯現(xiàn)異常劇烈。由于針對淺埋厚基巖頂板致災(zāi)原因的研究較少,缺乏此類頂板控制的理論依據(jù),導(dǎo)致頂板處理后仍不能杜絕災(zāi)害的發(fā)生,因此該問題需要進一步研究。
　　本論文以石窯店煤礦所采的5-2煤為研究對象,在實驗室實驗和礦壓實測數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,采用理論計算和數(shù)值模擬

2、相結(jié)合的方法對厚基巖淺埋煤層初采期頂板破斷與垮落規(guī)律進行分析,并研究了其致災(zāi)機理,在此基礎(chǔ)上對初采期頂板控制技術(shù)進行研究,確定強制放頂為最佳控制辦法,并通過數(shù)值模擬和理論計算對強制放頂?shù)年P(guān)鍵參數(shù)和方案(如強制放頂層位和高度、合理炮孔間距及掏槽孔布置)等進行了全面研究,經(jīng)215206工作面現(xiàn)場實踐證明,由該方法確定的爆破方案工程量小且效果顯著。主要研究成果如下:
　　(1)5-2煤層頂板彈性模量大,單軸抗拉強度高,頂板砂巖層厚度大裂

3、隙不發(fā)育,整體性強,直接頂初次垮落步距約為35m,這是初采期間頂板大面積懸頂并容易引發(fā)颶風(fēng)的主要原因;12.2m厚的上位基本頂與6.6m厚的下位基本頂復(fù)合破斷,初次來壓步距為55m,基本頂斷裂后形成三鉸拱結(jié)構(gòu),由于鉸接巖塊高長比大,抗滑落失穩(wěn)能力弱,當(dāng)回采到梁前端斷裂線處即發(fā)生滑落失穩(wěn),導(dǎo)致工作面出現(xiàn)臺階下沉,這是初采期礦壓顯現(xiàn)劇烈的原因。若在切眼處采取強制放頂,當(dāng)頂板處理層位達到下位基本頂時,可以改變下位基本頂巖層結(jié)構(gòu),使之提前垮落并

4、充填滿采空區(qū),從而可以使上位基本頂只發(fā)生斷裂,而不發(fā)生失穩(wěn)垮落,能夠有效減小來壓強度,同時也能消除大面積懸頂垮落形成颶風(fēng)的條件。
　　(2)初次來壓步距與放頂高度的關(guān)系為:存在一個合理放頂高度區(qū)間,在此區(qū)間內(nèi)來壓步距隨著放頂高度增加而線性減小,當(dāng)超過該區(qū)間時基本頂初次來壓步距增大并維持為一個定值,并由此確定215206工作面強放高度為7m。
　　(3)根據(jù)爆破漏斗理論,分析了延長藥包在單自由面和雙自由面不同情況下發(fā)生減弱拋擲