連續(xù)采煤機(jī)塊段式開采工藝與圍巖控制技術(shù)研究.pdf

1、近年來,隨著我國煤礦大規(guī)模粗放性開采,長壁開采后遺留了大量的殘留煤柱和不規(guī)則塊段等煤炭資源,這些煤炭資源的開采主要依賴于連續(xù)采煤機(jī)短壁機(jī)械化開采技術(shù)。本文針對現(xiàn)有連續(xù)采煤機(jī)短壁開采工藝中存在的留設(shè)煤柱多,資源回收率低,頂板管理困難(容易形成大面積懸頂,冒落形成颶風(fēng)對人員和設(shè)備都造成威脅)等問題,以神東礦區(qū)烏蘭木倫煤礦為例,采用理論分析對連采工作面巷道斷面、布置方式、煤柱尺寸、采硐參數(shù)以及設(shè)備配套等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),提出了連續(xù)采采煤機(jī)塊段

2、式開采工藝,通過數(shù)值模擬,實(shí)驗(yàn)室相似模擬以及現(xiàn)場礦壓觀測研究等手段對該工藝條件下的圍巖破壞運(yùn)移規(guī)律、頂板控制方式以及通風(fēng)系統(tǒng)等進(jìn)行了系統(tǒng)研究。該研究將為連續(xù)采煤機(jī)工作面設(shè)計(jì)提供理論依據(jù),也將對礦井邊角煤炭資源的安全高效開采,實(shí)現(xiàn)煤炭開采技術(shù)進(jìn)步有著非常重要的意義。主要形成結(jié)論如下:
　　(1)邊角塊段工作面直接頂單軸抗壓強(qiáng)度介于33.07~34.25MPa之間,老頂單軸抗壓強(qiáng)度介于61.631~124.222MPa之間。確定工作面

3、支巷長度為80~120m,支巷寬度為5-6m,區(qū)段隔離煤柱寬度設(shè)計(jì)10m,刀間煤柱0.3m~1.5m。
　　(2)數(shù)值模擬分析認(rèn)為塊段式開采工藝最大垂直應(yīng)力出現(xiàn)在刀間煤柱上,集中系數(shù)達(dá)2.25-2.7,采空區(qū)面積越大,刀間煤柱應(yīng)力峰值越大。相似模擬試驗(yàn)表明,塊段式開采工作面開采初期,頂板離層量和位移量都很小,回采完畢后容易形成大面積懸頂。隨著回采空間的增大,頂板能夠充分垮落。
　　(3)礦壓觀測分析表明:支巷口保護(hù)煤柱中心應(yīng)

4、力升高較快且應(yīng)力值高,而煤柱中心向外的應(yīng)力升高趨勢相對較緩,應(yīng)力值較小。隨著采空區(qū)面積增加,煤柱應(yīng)力增加,采空區(qū)密閉后,支巷口保護(hù)煤柱邊緣部分達(dá)到塑性狀態(tài),而煤柱中心部分應(yīng)力繼續(xù)升高?；夭善陂g,聯(lián)巷殘留三角區(qū)和支巷口保護(hù)煤柱水平位移均有所增加,采空區(qū)密閉后,頂板下沉速度變大,運(yùn)動加劇。
　　(4)該工藝設(shè)計(jì)時(shí)取消刀間煤柱或留設(shè)小煤柱,采用四臺及以上履帶行走式液壓行走支架支護(hù)頂板,實(shí)現(xiàn)了全部垮落法管理頂板,工作面回采率提高了20％以