采空區(qū)下近距離煤層綜采工作面覆巖結(jié)構(gòu)特征與支架載荷研究.pdf

1、近距離煤層在我國廣泛分布，大部分礦區(qū)都存在近距離煤層開采問題。隨著綜合機械化設(shè)備、放頂煤和大采高等高產(chǎn)高效技術(shù)的推廣應(yīng)用，大部分礦區(qū)賦存條件“優(yōu)越”的煤層儲量越來越少，礦井服務(wù)年限縮短，這促使近距離煤層的開采問題迅速進入人們的視野，并得到高度重視。
　　 隨著煤層層間距的減小，相鄰煤層開采的相互影響逐漸增大，層間距小到一定程度時，下層煤開采前其頂板完整程度已受上層煤開采的損傷影響，使得下層煤頂板結(jié)構(gòu)和應(yīng)力環(huán)境發(fā)生改變，與單一煤層

2、開采相比，下層煤開采會出現(xiàn)許多新的礦山壓力現(xiàn)象，如極易造成工作面頂板冒、漏事故和支架壓架等。但是國內(nèi)外目前對采空區(qū)下近距離煤層開采研究成果甚少，因此，要保持上述礦區(qū)的高產(chǎn)高效和可持續(xù)發(fā)展，就必須進行近距離煤層開采相關(guān)問題的研究。
　　 采空區(qū)下近距離煤層開采已有研究成果主要集中在下層煤開采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析及以避開煤柱集中應(yīng)力為出發(fā)點進行下層煤巷道合理位置的選擇和圍巖控制等方面，而對于采空區(qū)下近距離煤層綜采工作面覆巖結(jié)構(gòu)及支

3、架載荷的確定等問題尚無系統(tǒng)研究，造成工作面維護困難，采掘接替緊張和煤炭嚴重丟失等。
　　 本文以采空區(qū)下近距離煤層工作面開采為研究對象，通過理論分析、UDEC數(shù)值模擬和現(xiàn)場觀測等方法，對采空區(qū)下近距離煤層綜采工作面四種覆巖結(jié)構(gòu)及其垮落特征、支架承載特征和支架合理載荷的確定進行系統(tǒng)的研究。研究內(nèi)容如下:
　　 (1)通過理論分析、UDEC數(shù)值模擬，按支架承受上覆巖層情況，將采空區(qū)下近距離煤層綜采工作面上覆巖層劃分為“直接頂

4、巖層+垮落帶巖層”結(jié)構(gòu)、“直接頂巖層+垮落帶巖層+裂隙帶巖層”結(jié)構(gòu)、“直接頂巖層+基本頂巖層+垮落帶巖層”結(jié)構(gòu)和“直接頂巖層+基本頂巖層+垮落帶巖層+裂隙帶巖層”結(jié)構(gòu)形式，分析四種結(jié)構(gòu)形式的垮落特征和支架承載特征。通過其垮落特征的研究為采空區(qū)下近距離煤層綜采工作面支架合理載荷的確定提供理論依據(jù)。
　　 (2)依次對采空區(qū)下近距離煤層綜采工作面“直接頂巖層+垮落帶巖層”結(jié)構(gòu)、“直接頂巖層+垮落帶巖層+裂隙帶巖層”結(jié)構(gòu)、“直接頂巖層

5、+基本頂巖層+垮落帶巖層”結(jié)構(gòu)和“直接頂巖層+基本頂巖層+垮落帶巖層+裂隙帶巖層”結(jié)構(gòu)進行靜載荷與動載荷分析，提出四種結(jié)構(gòu)支架合理載荷的確定方法。
　　 (3)現(xiàn)場工程應(yīng)用。根據(jù)嘉樂泉礦9101工作面實際地質(zhì)條件，確定其上覆巖層為“直接頂巖層+基本頂巖層+垮落帶巖層”結(jié)構(gòu)，理論計算支架工作阻力為3893.9～4264.8kN/架，實際生產(chǎn)中選用ZY4000-13/28型支架，采用現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，通過理論計算所得工作阻力為3676.