浅埋薄基岩综采面覆岩破断机理及与支架关系研究

来源 :煤炭科学研究总院 | 被引量 : 23次 | 上传用户:guojinwenv1
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近年来,浅埋薄基岩综采工作面开采强度呈递增趋势,设备选型时支架额定工作阻力也随之加大,但工作面压架事故仍频繁发生,造成较大经济损失,同时威胁工作面安全生产,其主要原因还是对浅埋煤层工作面上覆岩层断裂、垮落的运动规律认识不清,对浅埋煤层支架与围岩关系了解不深。本论文以鄂尔多斯、榆林等地区浅埋薄基岩煤层开采为背景,深入研究了浅埋薄基岩综采工作面顶板来压特征,采用现场实测、数值模拟和理论分析等综合性研究方法对浅埋薄基岩顶板破断形式、临界切落条件、切落体结构失稳、支架支护阻力以及支架与切落体相互作用关系等进行了全面研究。得到以下几点认识:(1)浅埋深综采工作面矿压显现最明显的基本特征是工作面来压剧烈,超前压力不明显,顺槽无变形;覆岩破断后不能形成结构;工作面上覆岩层常处于剪切断裂形成的切落体,而不是常规的拉伸断裂形成的块体结构。(2)浅埋煤层工作面上覆岩层短悬梁发生剪切破断的理论条件为:,其规律是周期来压步距短、动载系数大、地表有台阶下沉。(3)将切落体结构划分为超前切落体、垂直切落体和滞后切落体,切落体失稳形式为滑落失稳,最重要的影响因素是水平挤压力比例因子、切落角和切落面摩擦系数。(4)顶板垂直切落是浅埋煤层工作面最危险的状态,最易导致支架被压死;在垂直切落状态下,浅埋综采面支架的最小合理工作阻力是控支,这也是最危险状态下支架工作阻力的理论值。(5)提高支护阻力对防止覆岩离层和沿煤壁切落效果显著,支护强度与顶板下沉量不再是(类)双曲线关系,而是分成两个阶段;切落体对支架的力学影响宏观表现在支架关键部位产生应力集中,应力集中范围和大小与所受载荷成正相关关系,垂直切落时支架受力比其他切落形式要大,容易造成压架事故。
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