緩傾斜薄煤層兩槽同采頂板活動規(guī)律模擬研究.pdf

1、在我國,薄煤層儲量占煤炭總儲量的20％左右,隨著煤炭可采儲量的日益枯竭,薄煤層開采已經(jīng)成為許多礦井煤炭開采中不可避免的問題。北京昊華集團(tuán)木城澗煤礦現(xiàn)已進(jìn)入薄煤層開采階段,該礦+250水平西一采區(qū)二、三槽煤層為緩傾斜薄煤層,兩槽間具有適度間距,針對該煤礦緩傾斜煤層的實際情況,基于采區(qū)煤層實際頂、底板、夾層巖石的特點,為使薄煤層能得到充分合理的開發(fā)和利用,以期又快又好的提升煤炭采收率,擬進(jìn)行兩槽反向同采。針對緩傾斜薄煤層兩槽同采頂板破壞規(guī)律

2、,在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,采用理論分析、相似材料模擬實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對該開采方案以及同步開采方式下的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、頂板變形破壞機制及控制對策進(jìn)行系統(tǒng)研究,動態(tài)分析頂、底板、夾層圍巖的變形和破壞過程,確定了回采工作面直接頂初次來壓和周期來壓步距,明確直接頂垮落時巖層垮落角,采用位移傳感器測定回采工作面推進(jìn)不同距離,順槽頂板下沉距離,確定直接頂初次垮落極限前,順槽頂板下沉最大距離,分析研究影響回采工作面安全開采和順槽錨、網(wǎng)索安全支護(hù)

3、的關(guān)鍵因素,探索工作面頂?shù)装搴晚槻坼^、網(wǎng)索支護(hù)監(jiān)測監(jiān)控方法和技術(shù)手段。并分析有無護(hù)巷煤柱支護(hù)情況下巷道變形規(guī)律、破壞機制、應(yīng)力分布及煤柱支護(hù)的加固效果。結(jié)果表明:二槽煤層頂板多次來壓后,二槽煤層上方采空區(qū)大面積冒落,使二槽煤采空區(qū)上部巖層和三槽煤層及上部巖層整體下沉,三槽煤層和直接頂巖層沒有受到破壞,給回采三槽煤層造成有利條件。隨著三槽煤層工作面推進(jìn),二槽煤層頂板大部冒落,壓密三槽煤層和上部巖層,提高頂板巖體整體性,有利于三槽煤層開采,

4、但由于大面積冒頂,會產(chǎn)生強大的沖擊載荷,給工作面和順槽很大壓力,所以必須對工作面和順槽加強支護(hù),加大支護(hù)強度,保證安全生產(chǎn)。當(dāng)采取10m護(hù)巷煤柱支護(hù)時,開采后煤柱上承受的應(yīng)力分布并不均勻,出現(xiàn)了應(yīng)力集中現(xiàn)象。無煤柱開采后頂板應(yīng)力集中程度降低。兩槽同步對向開采后頂板向下運動,頂板無法正常下落形成冒落區(qū),可能出現(xiàn)地表下沉現(xiàn)象。無煤柱支撐時,由于巖石的碎脹系數(shù),冒落的巖石將填充采空區(qū),有利于地面建筑物的安全。數(shù)值模擬和實驗結(jié)果從安全性和經(jīng)濟(jì)性