【摘要】：為保障8.5 m采高綜采工作面安全生產(chǎn),在總結(jié)分析不同采高綜采工作面礦壓規(guī)律基礎(chǔ)上,采用工程類比、理論分析、相似材料模擬對8.5 m采高綜采工作面覆巖運(yùn)動及支承壓力分布特征進(jìn)行理論研究。在理論分析中提出基于D-P準(zhǔn)則引進(jìn)洛德參數(shù)修正傳統(tǒng)計(jì)算公式,以考慮中間主應(yīng)力對屈服函數(shù)的影響;采用回歸分析方法科學(xué)預(yù)測綜采工作面動載系數(shù)。結(jié)果表明:12401綜采工作面頂板厚度為22.68 m,初次、周期來壓步距為56,21 m;正常開采期間,定量分析、估算法預(yù)測頂板來壓強(qiáng)度為1.51,1.69 MPa;支承壓力峰值點(diǎn)位置為13 m,影響范圍60 m。研究成果為支架的選型設(shè)計(jì)和綜采工作面安全高效生產(chǎn)提供借鑒。
【圖文】：

淖既沸院凸こ淌導(dǎo)猞陌踩鄭?上述研究成果均為目前世界第一采高———8.5m采高綜采工作面成功開采奠定理論基矗1工程概況上灣煤礦四盤區(qū)走向長度5.3～5.6km，傾斜長度3.4km，盤區(qū)面積18.7km2;煤層埋深88.41～279.20m，平均208.7m，煤層厚度5.35～9.86m，平均8.8m，設(shè)計(jì)采高8.5m，煤層傾角1°～3°。12401工作面為四盤區(qū)首采面，煤層頂板巖性以砂巖為主;底板巖性以粉砂巖為主，局部泥巖，其鉆孔柱狀如圖1所示。設(shè)計(jì)工作面長度300m，推進(jìn)長度5400m，采用綜合機(jī)械化一次采全高開采工藝，通風(fēng)方式為“U”型通風(fēng)。圖1鉆孔柱狀Fig.1Drillholecolumn2頂板運(yùn)移規(guī)律分析2.1工程類比分析研究頂板運(yùn)移規(guī)律是以液壓支架工作阻力的變化作為判別標(biāo)準(zhǔn)。為提高預(yù)測8.5m采高綜采工作面頂板運(yùn)移規(guī)律的準(zhǔn)確性，以神東礦區(qū)綜采工作面為對象，從采高(表1)、埋深(表2)2個(gè)因素進(jìn)行綜合確定。(1)采高因素由表1可知，神東礦區(qū)1－2煤、2－2煤采高為3.5～6.0與6.0～7.0m時(shí)，綜采工作面初次來壓步距在45～60m內(nèi)，周期來壓步距在9～15m內(nèi);總體2255

第9期邸帥等:8.5m采高綜采工作面頂板運(yùn)動及支承壓力分布特征理論研究出10～20m區(qū)間，但相對誤差為3%;說明理論分析結(jié)果具有較好的準(zhǔn)確性。根據(jù)上述結(jié)果，建立12401綜采工作面頂板運(yùn)移規(guī)律模型如圖2所示。圖212401綜采工作面頂板運(yùn)動模型Fig.2Ｒoofstructuralmodelin12401workingsurface2.2.2頂板來壓強(qiáng)度分析預(yù)測頂板來壓強(qiáng)度對液壓支架的選型設(shè)計(jì)具有重要意義。實(shí)踐表明，初采期間常采取降低采高、強(qiáng)制放頂?shù)劝踩胧┍ＷC綜采工作面安全高效生產(chǎn)，故本文主要分析正�；夭善陂g頂板來壓強(qiáng)度P［15］。綜采工作面來壓前頂板壓力A:A=∑Hmiγmifmi(4)式中，Hmi為分層頂板厚度，m;γmi為分層頂板容重，N/m3;fmi為分層頂板懸頂系數(shù)。代入得A=1.03MPa。(1)定量分析頂板來壓強(qiáng)度P1主要包括頂板壓力及其周期性運(yùn)動產(chǎn)生的壓力，代入式(5)得P1=1.51MPa。P1=A+HDγLZ2JLO(5)式中，，J為頂板巖重分配參數(shù)，一般取2。(2)動載系數(shù)估算法動載系數(shù)K是衡量工作面礦壓顯現(xiàn)的一重要指標(biāo)。影響工作面礦壓顯現(xiàn)的因素較為復(fù)雜，主要為埋深、頂板特征、工作面長度、采高等。筆者通過分析神東礦區(qū)相似地質(zhì)和開采條件的大采高綜采工作面情況，確定與動載系數(shù)較為密切的因素。①埋深。以上灣礦12105綜采工作面為例，采高為6.8m，煤層傾角小，煤層埋深85～140m，在工作面推進(jìn)過程中，煤層埋深由大到小(125～90m)，最大相差35m，但支架的工作阻力無明顯變化，說明埋深的變化對動載系數(shù)的影響較校②采煤工藝。神東礦區(qū)采用綜合機(jī)械化采煤工藝，且采用一次采全高開采技術(shù)。因此，采煤工藝對動載系數(shù)的影響較校③頂板特征。神東礦區(qū)具有相似的開采地質(zhì)條件，均屬于淺埋煤層開采。現(xiàn)場?

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