陳家溝煤礦特厚煤層綜放采場礦壓特征及頂煤冒放性研究.pdf

1、我國厚煤層儲量及產量在全國煤炭儲量及產量中占比40％~46%，隨著國民經濟發(fā)展，煤炭開采技術的成熟，以及裝備制造水平的提高，厚煤層綜放開采的理論與技術得到了長足的發(fā)展。近年來，隨著綜放開采技術的不斷進步與提高，綜放開采已成為我國煤炭系統(tǒng)實現(xiàn)礦井高產高效的主要途徑之一。
　　我國山西、陜西、內蒙古、甘肅等普遍存在厚度超過8m的特厚煤層，在特厚煤層開采中，會遇到回采巷道變形大、壓架死架等強礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象，因此特厚煤層的開采技術及研究顯得

2、極其重要。
　　陳家溝煤礦八采區(qū)目前主采層為煤5，煤層厚度13.32～54.49m，平均厚度26m，煤層傾角3°~10°，平均6°，屬中硬煤層，采用近水平分層走向長壁綜采低位放頂煤采煤法，分層厚度11.92m。同時，煤層結構賦存表現(xiàn)不同：在煤層結構相對簡單區(qū)域夾矸層一般為2~5層，夾矸總厚0.2~3.25m，總平均厚度0.75m；在煤層結構復雜區(qū)域夾矸層數(shù)多達20層，平均10層，夾矸總厚度0.2~4.16m，總平均厚度1.49m；

3、夾矸層以碳質泥巖為主，也含有泥巖、砂質泥巖、粉砂巖等。
　　本文以陳家溝煤礦八采區(qū)首采工作面8512為背景，采用現(xiàn)場實測、理論分析、數(shù)值模擬等方法對陳家溝煤礦綜放工作面覆巖破斷垮落特征、“兩帶”高度、支架-圍巖關系、含夾矸煤層支承壓力分布及頂煤冒放性進行了研究，主要得到如下結論：
　?。?）分析了覆巖破斷特征及“兩帶”發(fā)育高度：通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析和3DEC數(shù)值模擬，計算出工作面覆巖關鍵層及其破斷步距；通過數(shù)值模擬分析、總結了隨

4、著工作面的推進，覆巖的垮落特征及“兩帶”高度發(fā)育演化特征，得出了陳家溝煤礦8512工作面垮落帶高度為42.5m，導水裂隙帶高度為102.5m，且模擬的“兩帶”高度與理論計算相吻合。
　?。?）建立直接頂組合懸臂梁力學模型，并結合基本頂砌體梁結構的受力分析，確定8512工作面合理支架工作阻力為9528kN，結合礦壓實測數(shù)據(jù)，表明選用額定阻力為10000kN的ZF10000/20/32H型液壓支架是合理的，同時也驗證了力學模型的合理性

5、。
　?。?）利用FLAC2D數(shù)值模擬軟件分析采場應力場、位移場、破壞場以及支架的受力狀況，得出8512工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律；同時結合現(xiàn)場實測得到：8512工作面的平均來壓步距為13.3m，平均工作阻力為4789.5kN，動載系數(shù)平均1.2。
　　（4）通過分析8512工作面夾矸層的受力，得到其頂煤中夾矸層在均布載荷及線性載荷作用下的極限厚度公式、極限懸臂長度公式，進而得到頂煤中碳質泥巖夾矸層破斷及頂煤冒放性特征；利用3DEC