特厚煤層強(qiáng)礦壓工作面綜采支架及超前液壓支架研究與應(yīng)用

1、1特厚煤層強(qiáng)礦壓工作面綜采支架及超前液壓支架研究與應(yīng)用特厚煤層強(qiáng)礦壓工作面綜采支架及超前液壓支架研究與應(yīng)用0前言華亭煤礦目前開采煤5層，該煤層標(biāo)高860.7m～1023.9m，地表標(biāo)高1557m～1580m，開采深度719.3m。煤層平均厚度36.9m。煤層層理明顯，裂隙較發(fā)育，傾角5～8。250101工作面配備的是ZF75001835型低位放頂煤支架，實(shí)踐證明在開采過(guò)程中該型號(hào)支架立柱損壞，支架壓死，造成工作面移架和推拉溜困難、支架安

2、全閥大量失爆、工作面推進(jìn)速度慢，支架維護(hù)費(fèi)用高以及兩順槽超前支護(hù)段壓力大，區(qū)域作業(yè)危險(xiǎn)性高，對(duì)礦井的安全生產(chǎn)帶來(lái)了一定的困難。為解決這些困難，公司與天地科技股份有限公司合作，從開采方法、礦山壓力及支架的參數(shù)等方面進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)，最終確定出合理的分層厚度、最佳開采方法、設(shè)計(jì)制造出參數(shù)合理的工作面液壓支架及兩順槽超前液壓支架，從根本上解決了以上出現(xiàn)的各類問(wèn)題。1沖擊傾向性測(cè)定及危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)(1)煤、巖樣的物理力學(xué)性質(zhì)煤、巖樣的物理性質(zhì)。測(cè)試煤

3、5中層煤及頂、底板試樣的視密度、真密度、含水率和自然吸水率。煤、巖樣的力學(xué)性質(zhì)。測(cè)試煤5中層煤及頂、底板試樣的單軸抗壓強(qiáng)度、彈性模量、泊松比、單軸抗拉強(qiáng)度、變角剪強(qiáng)度、內(nèi)摩擦角及內(nèi)凝聚力。(2)沖擊傾向性鑒定煤5中層煤的沖擊傾向性鑒定：測(cè)試煤5中層煤試樣的動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間、彈性能量指數(shù)和沖擊能量指數(shù)，依此判定該煤層的沖擊傾向性。(3)頂板巖層沖擊傾向性鑒定：測(cè)試并計(jì)算煤5頂板各個(gè)分層的彎曲能量指數(shù)，依此計(jì)算復(fù)合頂板彎曲能量指數(shù)，判定頂板的沖

4、擊傾向性。2、特厚煤層不同分層開采方案比較制定三個(gè)分層方案進(jìn)行比較：方案（一）為分兩層各層厚度為18m均采用放頂煤開采；方案（二）為分三層開采，各層厚度為12m，均采用放頂煤開采；方案（三）為首先布置頂部4.0m大采高，后分兩層各16m進(jìn)行放頂煤開采。3、特厚煤層綜放開采合理布置方式的數(shù)值模擬研究3（4）通過(guò)利用數(shù)量化理論建立的沖擊地壓危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型在華亭煤礦的實(shí)際應(yīng)用，說(shuō)明該理論用于建立沖擊地壓危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型是可行的，評(píng)價(jià)結(jié)果和實(shí)際情

5、況基本吻合。（5）對(duì)沖擊地壓危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果表明華亭煤礦需要開展相關(guān)預(yù)測(cè)防治工作。二、特厚煤層不同分層開采方案比較二、特厚煤層不同分層開采方案比較制定三個(gè)分層方案進(jìn)行比較：方案（一）為分兩層各層厚度為18m均采用放頂煤開采；方案（二）為分三層開采，各層厚度為12m，均采用放頂煤開采；方案（三）為首先布置頂部4.0m大采高，后分兩層各16m進(jìn)行放頂煤開采。三、特厚煤層綜放開采合理布置方式的數(shù)值模擬研究三、特厚煤層綜放開采合理布置方式的

6、數(shù)值模擬研究1、工作面垂直應(yīng)力（Szz）分析通過(guò)對(duì)兩種方案的垂直應(yīng)力云圖（Szz）進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：(1)初采期間，兩種方案沿工作面面長(zhǎng)方向和推進(jìn)方向均存在應(yīng)力降低區(qū)、支承壓力區(qū)和原巖應(yīng)力區(qū)，并沿面長(zhǎng)方向出現(xiàn)兩個(gè)峰值區(qū)域；(2)兩種方案在開切眼時(shí)均在工作面煤壁上方出現(xiàn)應(yīng)力集中，應(yīng)力集中范圍大致相等；(3)隨著工作面的推進(jìn)，兩種方案均在工作面處出現(xiàn)應(yīng)力降低區(qū)，應(yīng)力值約為2MPa，在工作面煤壁前方出現(xiàn)應(yīng)力集中，工作面超前支承應(yīng)力峰值距煤壁約為1

7、5~20米，第二種方案超前支承應(yīng)力的超前距離較第一種方案大，且應(yīng)力值較大，由于超前支承應(yīng)力峰值點(diǎn)為綜放開采頂煤破碎運(yùn)移的始動(dòng)點(diǎn)，因此第二種方案頂煤的破碎效果較第一種方案好；從工作面應(yīng)力分布的角度進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，第二種方案較第一種方案優(yōu)越。2工作面破壞區(qū)分析通過(guò)對(duì)兩種工作面布置方案的破壞區(qū)圖進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：(1)兩種方案的頂煤破碎效果均較好，不僅頂煤破碎充分，且部分直接頂也發(fā)生了破壞，但第一種方案的直接頂破壞區(qū)比第二種方案較小，因此在工作面初