羊场湾煤矿6.2m采高综采面矿压规律研究

摘要

羊场湾煤矿Y120202 综采面平均煤厚约7.1m，平均采高5.5m，采用厚煤层大采高一次采全厚综合机械化采煤法，以羊场湾煤矿Y120202 综采面为工程背景，采用现场观测、相似材料模拟、数值模拟和理论分析等方法，主要研究了大采高工作面矿压显现特征、煤壁片帮机理和合理支架工作阻力的确定。
　　 通过对现场实测的支架工作阻力数据进行分析，得到了直接顶垮落步距为27.4～35.8m，平均31.6m，基本顶初次垮落步距为35.4～48.6m，平均43.0m，基本顶周期来压步距平均为20.1m；实测各支架加权工作阻力和最大工作阻力平均值分别为4278kN、7182kN，分别占额定工作阻力的42.78％、71.82％，表明现在使用的支架工作阻力能满足来压的要求；工作面超前支承压力峰值位置为煤壁前方8.2m，超前支承应力集中系数1.63；煤壁片帮3种型式：半煤壁片帮、片帮冒顶、整体片帮。
　　 通过相似材料模拟试验，对实验观测数据进行分析，得到了直接顶初次垮落步距为32.5m，基本顶初次垮落步距为47.5m，基本顶周期垮落步距平均值为25m，与现场实测数据基本一致；支架大部分初撑力都分布在额定初撑力7600kN 附近，工作面支架工作阻力普遍在8000kN 左右，表明额定工作阻力11000kN的支架能够满足工作面顶板来压时的控制要求，与现场实测数据基本相符。
　　 采用FLAC3D 数值模拟软件，对工作面推进过程覆岩状态及基本顶初次来压、周期来压、裂隙贯通时支架工作阻力与顶板下沉量关系进行了模拟，数值模拟结果表明：顶板垮落状态与相似材料模拟现象基本一致；当采高为6.2m时，求得合理的支架工作阻力为11136kN，与现场实测和相似材料模拟的结果基本相符。
　　 采用“压杆”理论初步分析了煤壁的片帮机理，并将分析结果与现场实测结果进行了比较，认为煤壁片帮可能发生两种形式：一种是半煤壁片帮，煤壁首先在距底板0.65倍采高处失稳；另一种是整个煤壁片帮。不同软硬程度的煤呈现出不同的片帮型式。
　　 论文的研究将丰富大采高工作面的矿压理论，并为类似地质条件下的大采高工作面矿压规律提供参考依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 羊场湾煤矿6.2m 采高综采面矿压观测

3 实验室相似材料模拟研究

4 数值模拟研究

5 大采高综采面煤壁片帮机理

6 结论

致谢

参考文献

附录