急傾斜煤層走向壁式開采基本頂垮落規(guī)律研究.pdf

1、長期以來，我國一直將45°以上的煤層定義為急傾斜煤層。由于我國煤炭資源儲量分布的嚴(yán)重不均勻性，在青海、新疆、甘肅等邊遠(yuǎn)地區(qū)和四川、海南、貴州、福建等南方缺煤地區(qū)急傾斜煤層的儲量和產(chǎn)量占有相當(dāng)?shù)谋戎?，對這些省區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要作用。在西南地區(qū)，急傾斜煤層已形成相當(dāng)?shù)拈_采規(guī)模，許多礦區(qū)主采煤層為急傾斜煤層，急傾斜煤層儲量約占西南地區(qū)煤層儲量的70％，產(chǎn)量約占50％。
　　 本論文針對急傾斜煤層賦存的具體實際，運用理論分析與相似模擬實

2、驗相結(jié)合的方法，對采用走向壁式采煤法開采時基本頂?shù)钠茢嘁?guī)律進(jìn)行了一些基礎(chǔ)性的研究，得到了一些有益的結(jié)論。
　　 (1)對基本頂在空間的實際存在狀態(tài)及其受力情況進(jìn)行了分析，并且依據(jù)彈性薄板理論建立了基本頂?shù)谋“迥Ｐ?，將基本頂初次垮落前視為四邊固支的薄板模型，周期垮落時視為三邊固支一邊簡支的薄板模型，并且視急傾斜煤層頂板巖層材質(zhì)為均勻、連續(xù)、各向同性的。經(jīng)計算分析，急傾斜煤層基本頂?shù)钠茢嗍乔Х€(wěn)主導(dǎo)下的拉裂破斷，初次破斷和周期破斷

3、特征均為巖板沿著基本項層面傾向方向的水平中心線發(fā)生開口朝向采空區(qū)的拉裂破斷，上下兩固支端附近發(fā)生裂縫開口背向采空區(qū)側(cè)的拉裂破壞。同時給出了基本頂初次垮落步距和周期垮落步距計算公式，建立了基本頂初次垮落和周期垮落屈曲與破斷的基本準(zhǔn)則。
　　 (2)以潞安集團(tuán)潞寧大漢溝煤礦急傾斜煤層為原型進(jìn)行了相似模擬實驗。實驗得出，當(dāng)煤層頂板為薄板時，基本頂表現(xiàn)為板的拉裂破斷特征，巖板以板的中上部平行于上下板邊的直線為界首先彎曲，產(chǎn)生微小裂縫，微

4、小裂縫逐漸擴(kuò)張，最終巖板朝向采空區(qū)破斷為上下兩部分，破斷部位開口方向朝向采空區(qū)，同時巖板上下兩固支端附近也產(chǎn)生背向采空區(qū)的裂縫。這驗證了理論分析基本頂破斷特征的正確性。同時得出，基本頂?shù)钠茢嗖]有直達(dá)采煤工作面，而是與工作面保持一定的距離，與底板的接觸呈“>”形逐漸減少。對比了理論分析與相似模擬實驗方法關(guān)于基本項破斷特征的結(jié)論，兩者結(jié)論相仿，但由于對原型的處理不同，基本頂?shù)钠茢嗖课淮嬖谝欢ǖ牟町悺?br>　　 (3)由相似模擬實驗，急