自割回撤通道回撤工艺及顶板控制技术研究

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随着煤矿现代化建设不断完善,煤矿产能稳步提高,煤炭企业对综采工作面快速接续有了更高的要求,更加安全、高效的综采工作面回撤工艺成为煤炭行业探索趋势。因回撤通道布置、支护工艺不合理,导致综采工作面回采率降低、设备回撤期间顶板下沉、工作面液压支架的压架、局部的冒顶等安全事故,危及矿井安全生产。本文以陕西益东煤矿1108工作面自割回撤通道撤架为工程背景,采用FALC3D数值模拟、理论分析、现场监测等综合研究方法,对末采自割回撤通道顶板变形破坏规律进行了分析,对比提出了顶板控制优化方案及回撤工艺,主要研究内容与成果如下:(1)对回撤工作面的地质条件进行系统研究,根据陕西益东煤矿采、掘工作面支护设计,提出对称、线性、非对称三种自割回撤通道顶板支护参数设计,并根据悬吊理论进行支护参数校核,确定支护方案的合理性。建立自割回撤通道数值模型,利用FLAC3D数值模拟软件,对自割回撤通道三种支护方式下不同进尺时顶板应力、位移进行模拟分析。结果表明:采用非对称支护方式,对自割回撤通道顶板分区域支护,远离实体煤壁侧锚杆排距缩小,顶板应力、位移及支护结构轴力、位移显著降低。(2)根据自割回撤通道顶板结构,建立回撤通道不同支护方式下的力学模型,通过为力学模型回撤通道段顶板施加均布力、线性力、非对称力,分别模拟在对称支护、线性支护、非对称支护条件下顶板受力情况,并推导了三种不同支护条件下顶板下沉量的关系式。结果表明:在回撤通道未支护情况下,回撤通道顶板下沉量最大处位于远离实体煤壁一侧,且在非对称支护条件下,顶板下沉量控制对比其他两种支护方式更为有效。(3)基于陕西益东煤矿1108回撤工作面情况,对自割回撤通道条件下工作面快速末采挂网工艺、回撤工艺、支护工艺进行制定。在数值分析及理论计算的基础上,对非对称支护方式下采煤机截割、工作面支护协同作业进行了分析,对锚杆(索)非对称支护间排距等技术参数进行了研究。(4)结合陕西益东煤矿1108综采工作面自割回撤通道进行现场应用工业试验。通过对工作面末采阶段顶板压力、顶板离层量监测,运用锚杆测力计、顶板离层仪对回撤通道全长进行顶板压力、巷道表面位移进行监测。分析处非对称支护方式顶板压力集中情况及顶板下沉量控制情况,实现了1108综采工作面回撤空间持续稳定,保障了矿井安全、高效回撤。图[59]表[4]参[92]
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