煌斑巖侵入直接頂條件下特厚煤層綜放開采支架工作阻力研究.pdf

1、合理支架工作阻力是煤礦高效安全生產(chǎn)的重要保障。放頂煤開采14m以下特厚煤層的理論與技術(shù)已臻成熟，但對于有堅硬巖層侵入直接頂條件下的14m以上的特厚煤層綜放開采支架工作阻力理論分析和圍巖運移規(guī)律的研究甚少。塔山礦3-5號合并煤層平均厚16.87m，大采高綜放一次全厚開采。由于煤層特厚直接頂內(nèi)有堅硬煌斑巖侵入，首采面8102工作面即出現(xiàn)立柱被壓壞、頂板動壓和支柱異常等礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象。本文針對這一問題，通過室內(nèi)實驗、現(xiàn)場觀測、理論分析和數(shù)值模擬

2、方法研究確定煌斑巖侵入特厚煤層直接頂綜放開采支架工作阻力。具體內(nèi)容包括:
　　 (1)煌斑巖遇水后單軸抗壓強度明顯降低。煌斑巖XRD衍射實驗表明巖石內(nèi)部存在遇水極易軟化的綠泥石，掃描電鏡實驗表明煌斑巖表面存在較發(fā)育的裂隙和孔隙。
　　 (2)通過對大同塔山煤礦8102工作面來壓情況、來壓規(guī)律、支架工作阻力、超前破壞情況分析，得出8102工作面液壓支架額定工作阻力遠不能承受頂板的劇烈來壓，頂板來壓的大小和直接頂內(nèi)有無煌斑巖

3、和煌斑巖遇水軟化有一定的關(guān)系。
　　 (3)通過直接頂有無煌斑巖和煌斑巖遇水軟化后形成的結(jié)構(gòu)，運用理論分析法計算得出直接頂無煌斑巖和煌斑巖遇水軟化后液壓支架的最大工作阻力為13712.96 kN·架-1，直接頂煌斑巖未遇水軟化支架的最大工作阻力為14555.8 kN·架-1。
　　 (4)選用FLAC3D數(shù)值模擬軟件對直接頂有無煌斑巖和煌斑巖遇水軟化后不同支架初撐力對應(yīng)的頂煤下沉量進行分析，得出當直接頂無煌斑巖時，液壓支

4、架初撐力為12000 kN·架-1時，頂煤下沉量趨于穩(wěn)定，再增加初撐力對頂煤下沉的效果不明顯;同樣在直接頂有煌斑巖時支架初撐力達到14000kN·架-1，頂煤下沉量趨于穩(wěn)定;直接頂煌斑巖遇水軟化后支架初撐力達到12000kN·架-1時，頂煤下沉量趨于穩(wěn)定。
　　 根據(jù)8102工作面選用10000kN·架-1的液壓支架不能滿足安全生產(chǎn)要求，在上述研究的基礎(chǔ)上，液壓支架工作阻力最終確定為15000kN·架-1。后續(xù)幾個工作面在生產(chǎn)過