综放工作面转采阶段回采技术及矿压显现特征研究

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针对转采阶段的诸多关键问题,本文以长春兴煤矿301综放工作面为工程背景,从技术要求、安全保障、社会经济效益等三方面论证了末采阶段布置工作面的可行性,并采用理论计算的方法得出合理的转采参数:采用虚心旋转方式,转采段回风巷道布置为弧形,每个循环转角约2°,机头、机尾按照1:11推进,共布置23个调采循环。针对转采可能出现的问题,还制定了控制转采中心偏移、防止支架挤、咬架等安全技术,确保转采期间的安全回采。在此基础上,采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法对转采阶段的矿压显现特征进行了研究,取得了以下成果。  1)转采期间,由于机头推进速度远大于机尾,导致同一时期内沿工作面走向和倾向上各处的回采空间体积及采动影响范围差别较大;同时在机头区的三角弧形顶板影响范围内,距旋转中心越远的区域,弧形板悬顶面积就越大。这两种情况共同促使机尾和采场中部的矿压作用向机头区转移,此为矿压作用转移效应。  2)由于越靠近旋转中心位置的区域,推进速度越慢,顶板压力作用在支护体上的时间就越长,活柱缩量大,支架工作阻力也就越大;相反,远离旋转中心的区域,因推进速度快,支护体上矿压作用的时间减少,因而支架工作阻力也就越小,此为力的时间效应。以上两种效应共同作用,促使机头区支架工作阻力显著增加。  3)机头区推进速度的减小,导致运输巷道围岩受力时间长、变形量大,前方受采动影响集中的能量可以充分向外转移,因此超前支承压力影响范围及其峰值到煤壁距离亦显著增加;同时虽然受应力集中的影响,机头区顶板岩层的活动范围有所增加,但超前支承压力峰值变化很小。机尾区推进速度快,回风顺槽围岩受力时间减少,聚集的能量不能及时向外转移,故回风顺槽巷道围岩变形量减小,支承压力影响范围及其峰值距煤壁的距离也减小,但支承压力峰值显著增加。  本文的研究成果为复杂条件下拓宽综放采煤的适用范围,增加采区回采率提供思路,同时也有为类似工程问题提供借鉴,实现良好的经济和社会效益。
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