杜儿坪矿62709工作面切顶卸压矿压规律研究

来源 :杨斌 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mixiaoya2008
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我国虽然地大物博,但依然是煤多、气少,传统的普采工作面需要留设安全煤柱,容易造成资源浪费。因此切顶卸压自动成巷技术的提出,能够提高煤炭的采出率,减少矿井的掘进率,优化工作面之间的交接程序,增加矿井的服务年限。切顶卸压主要是沿着工作面走向进行预裂切缝,改善了工作面和顺槽围岩的应力分布同时采空区直接顶在切缝面处更易破碎,所产生的的碎石较多,能较好的发挥岩石的碎胀性,对基本顶形成有效支撑,减少来压的冲击影响,使留巷顶板在简易的支护下,变形可控且降低了生产成本。但是切顶施工会造成应力场的转移,工作面的应力场关于工作面的中点呈非对称的分布,非对称应力场的对采场支架的选型和工作有一定的影响,因此通过对数据的收集、整理、分析得出工作面的矿压规律及上覆岩层的活动规律,以此为基础了解液压支架与工作面的适应性,提高支架的有效支撑率并采用合理的支护方式,来保证人员的生命安全和设备的正常运行具有重要的意义。本文以杜儿坪矿北七盘区62709工作面为研究背景,采用现场调研、数据收集、理论分析、数值模拟和工程实践相结合的方法,研究62709切顶卸压工作面的矿压显现规律,所得到的研究成果如下:(1)收集62709工作面的相关地质资料,了解煤层的顶底板赋存情况;钻孔取芯测出2#煤岩体的物理力学参数,分析得出工作面上覆岩层的关键层位置;并设计62709轨道巷、皮带巷、工作面的布置及支护方式。(2)运用FLAC3D模拟软件,对比分析62709轨道巷和皮带巷垂直应力和竖直位移的大小,得出:垂直应力在62709轨道巷左侧的实体煤柱中最大值为50.9MPa,离轨道巷的距离为0.9m;垂直应力在62709运输巷右侧的实体煤柱中最大值为56.2MPa,离运输巷的距离为0.4m;62709轨道巷上层顶板位移的最大值为16.5mm,62709皮带巷上层顶板位移的最大值为19mm。继而分析切顶卸压对顺槽应力和位移的影响。(3)根据留巷围岩的矿压显现规律,可分为4个分区,针对不同的分区采用合适的支护方式;由于在轨道顺槽处进行了切顶施工,切顶线贯穿了整个直接顶以及大部分的基本顶,会对采空区上覆岩层的运动产生影响,运用3DEC模拟软件,分析基本顶结构的破断特征和模型顶部的切片位移,得出基本顶的初次来压和周期来压的断裂步距及采空区上覆岩层的的破断方式。(4)根据62709工作面的矿压监测的目的和内容,将工作面分为上、中、下三个测区进行监测,每个测区选取4个测点,分别绘制各个测点的载荷曲线,分析对比各个测区测点的初次来压和周期来压垮落距离的不同;根据工作面的矿压三维图可知液压支架在上部测区受到的载荷最大值为52.5MPa,其平均值为30.93MPa;中部测区受到的载荷最大值为54.6MPa,其平均值为36.92MPa;下部测区受到的载荷最大值为46.6MPa,其平均值为26.53MPa,分析对比各个测区矿压的不同。(5)结合工程实践,开展支架和工作面的适应性评价,得出:液压支架的阻力近似正态分布;平均工作阻力占支架额定初撑力的96.5%,故液压支架的初撑力符合对顶板的支护要求;工作面来压时,支架的平均工作阻力占额定工作阻力的74.6%,所以将液压支架能够满足顶板的周期性变化规律;动载系数的平均值为1.79,安全阀的开启频率仅为0.43%;固ZY5000/12/28型掩护式支架对工作面的适应性较好,能够满足工作面的安全生产。
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