復(fù)采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及過(guò)冒頂區(qū)頂板斷裂特征研究.pdf

1、對(duì)舊采殘留煤柱進(jìn)行合理有效的復(fù)采，既是實(shí)現(xiàn)我國(guó)煤炭可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，又切實(shí)解決了當(dāng)前煤礦資源回收率低的問(wèn)題，延長(zhǎng)了礦井的服務(wù)年限，具有重要的的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
　　本文以圣華煤業(yè)1301復(fù)采工作面為工程背景，基于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和地質(zhì)資料，對(duì)復(fù)采工作面冒頂區(qū)進(jìn)行分類(lèi)，通過(guò)相似模擬實(shí)驗(yàn)、理論研究及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，分析得出復(fù)采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及過(guò)冒頂區(qū)頂板的斷裂特征。具體研究的內(nèi)容與結(jié)論如下：
　　1、通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研歸納了舊采冒頂區(qū)的

2、六種類(lèi)型：沿底留頂煤層垮落型冒頂區(qū)，沿底留頂煤及直接頂垮落型冒頂區(qū)，沿底留頂全部垮落型高冒區(qū)，沿中留底煤層垮落型冒頂區(qū)，沿中留底落煤及直接頂垮落型冒頂區(qū)，沿中留底全部垮落型高冒區(qū)。
　　2、相似模擬實(shí)驗(yàn)研究表明：①?gòu)?fù)采工作面推進(jìn)至距冒頂區(qū)一定距離時(shí)，上方基本頂容易沿冒頂區(qū)前方煤柱邊緣形成高厚度、長(zhǎng)跨距的超前大斷裂；②復(fù)采工作面周期來(lái)壓呈現(xiàn)不規(guī)律的特點(diǎn)，其中過(guò)冒頂區(qū)時(shí)形成的超前大斷裂對(duì)采場(chǎng)來(lái)壓影響較大，模擬實(shí)驗(yàn)中各次周期來(lái)壓步距分布

3、為9.2m~25m，來(lái)壓強(qiáng)度分布為8508KN~16200KN，頂板冒高分布為24.3m~32.8m，超前大斷裂引起的第二次周期來(lái)壓強(qiáng)度為16200KN，是初采時(shí)的3.21倍，實(shí)際回采時(shí)應(yīng)提前做好支護(hù)措施；③復(fù)采工作面支架的工作阻力隨著其與冒頂區(qū)距離的減小而上升，峰值出現(xiàn)在中間煤柱完全破壞或工作面與冒頂區(qū)貫通處，其數(shù)值隨冒頂區(qū)跨度的增加而增大，工作面在通過(guò)冒頂區(qū)時(shí)，由于頂煤未能與支架頂梁完全壓實(shí)，工作阻力隨之降低。
　　3、分析復(fù)

4、采工作面過(guò)冒頂區(qū)頂板斷裂的力學(xué)模型可知：冒頂區(qū)的存在弱化了礦山壓力沿懸臂梁傳遞的效果，基本頂極易在冒頂區(qū)上方提前斷裂，形成超長(zhǎng)的巖塊，支架將受到更多載荷，處于危險(xiǎn)狀態(tài)?；谏鲜隼碚摲治?，本文通過(guò)理論推導(dǎo)分別得出復(fù)采工作面過(guò)冒頂區(qū)支架工作阻力的計(jì)算方法以及基本頂關(guān)鍵巖塊不發(fā)生失穩(wěn)的條件，為實(shí)際復(fù)采工作面安全通過(guò)冒頂區(qū)提供理論依據(jù)。
　　4、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)得出復(fù)采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律如下：①?gòu)?fù)采工作面頂板可能出現(xiàn)超前斷裂，致使斷裂后的頂板沿工

5、作面前方下切，使支架前柱受力加大，造成液壓支架偏載現(xiàn)象嚴(yán)重且分布不均勻，實(shí)測(cè)中支架后柱初撐力為前柱的20.4％，后柱的工作阻力僅為前柱的13.8%；②復(fù)采工作面頂板來(lái)壓不規(guī)律，基于前后柱受力不均且后柱受力多數(shù)為零這一現(xiàn)象，提出以支架后柱受力突變作為頂板來(lái)壓的判別標(biāo)準(zhǔn)，并得出各測(cè)線周期來(lái)壓步距最小7.2m，最大17.2m，平均12.4m；③沿工作面方向，液壓支架處于不同圍巖條件下，工作阻力均呈現(xiàn)為中部大，端頭小的特點(diǎn)；④復(fù)采工作面支架推進(jìn)