淺埋煤層旺采工作面厚層堅硬頂板控制研究.pdf

1、旺采作為一種高產(chǎn)高效采煤方法，在神東礦區(qū)得到了廣泛的應用，而神東礦區(qū)淺埋厚層堅硬頂板地質(zhì)條件和旺采開采工藝，使得旺采工作面采空區(qū)頂板極易形成大面積懸頂，發(fā)生大面積垮落，造成人員傷亡和設備損壞。針對此問題，本文綜合運用現(xiàn)場實測、數(shù)值模擬、理論分析等方法，分析研究了淺埋煤層旺采工作面厚層堅硬頂板控制問題。
　　通過現(xiàn)場實測，分析得出了淺埋旺采工作面礦壓顯現(xiàn)和頂板運動規(guī)律，在煤柱寬度0.5m的新開采方案條件下，采空區(qū)內(nèi)刀間不規(guī)則煤柱幾乎

2、全部破壞，但頂板仍未垮落，形成大面積懸頂。同時，數(shù)值模擬研究表明，回采后的不規(guī)則煤柱全部發(fā)生塑性剪切破壞，而直接頂?shù)钠茐囊岳茐臑橹?，局部表現(xiàn)為剪切破壞，護巷煤柱除邊緣部分塑性破壞外，始終保持彈性穩(wěn)定狀態(tài)。
　　運用彈性力學理論，結(jié)合實測規(guī)律和數(shù)值模擬分析結(jié)果，做出合理假設，視旺采工作面采空區(qū)頂板為彈性薄板，頂板垮落前的運動為小撓度的彎曲變形，得出了淺埋旺采工作面厚層堅硬頂板極限懸頂面積公式，然后研究分析了不同煤柱寬度、不同工作面

3、長度條件下極限垮落步距和極限懸頂面積的變化規(guī)律。
　　針對采空區(qū)頂板達到極限懸頂面積后的大面懸頂問題，提出了頂板邊界爆破強制放頂與防沖密閉相配合的頂板控制方案，并分析了方案存在的兩個問題：厚層堅硬頂板從裂紋產(chǎn)生到垮落的時間差、厚層堅硬頂板大面積垮落形成的沖擊氣浪與防沖密閉強度。
　　運用斷裂力學理論對頂板自行垮落的情況進行了研究，分析得出了采空區(qū)頂板達到極限懸頂面積后，頂板從破壞到垮落的時間差公式。運用流體力學理論，對厚層堅