浅埋煤层大采高工作面覆岩运动及来压规律研究

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神府东胜煤田煤层典型特点为储量大,普遍埋藏浅,基岩薄,松散层厚,地表生态环境较为脆弱,多属于浅埋煤层。多年实践开采经验表明,浅埋煤层大采高工作面矿压显现强烈,工作面动载明显,顶板下沉易造成顶板压力灾害。煤层埋藏浅,高强度开采易对地表环境造成破坏。故对浅埋煤层大采高工作面覆岩运动特征及来压规律研究,有利于浅埋煤层矿山开采更加合理支护,高效且绿色开采,同时对煤矿正常运作和从业人员的安全性也有着重要的意义。针对浅埋煤层大采高工作面覆岩运动特征及来压规律问题的研究,本文以万利一矿42303工作面典型的浅埋煤层大采高工作面开采为工程背景,开展了浅埋煤层大采高工作面覆岩运动规律研究及其来压规律等的研究,多种研究方法展开探究了42303大采高工作面覆岩运动规律及来压规律。本文首先依照42303大采高工作面浅埋煤层地质条件,对该工作面建立物理相似模拟模型,通过物理相似模拟模型,模拟工作面回采240m过程中覆岩运动规律,并通过压力传感器记录每回采一段距离,其压力变化。统计绘制表格进行覆岩运动现象分析及压力变化规律分析。再针对42303大采高工作面地质条件,通过FLAC3D软件建立数值模拟模型,生成模拟结果,分析该工作面来压及覆岩下沉运动规律。最终通过现场调研结果,从支架来压情况,顶板破断垮落步距,工作面初次来压及周期来压等数据统计记录分析。结合物理相似模拟与数值模拟,验证其工作面支架适应性及支护方案合理性。本文主要研究结果如下:(1)42303大采高工作面直接顶初次来压垮落步距37m,其工作面支架压力峰值为10212kN,老顶初次来压垮落步距57m,其工作面压力峰值为12766kN。此后周期垮落步距平均14m,最终呈现出垮落带高度为22m,裂隙带高度为169m的梯形结构。采空区上覆岩层呈现为梯形垮落结构,随工作面向前推进,采空区上覆岩层的梯形垮落结构影响范围逐渐增大。(2)42303大采高工作面来压强度中部最强、下部次之、上部较弱。实测表明,基本顶初次来压和周期来压,沿工作面方向表现为非同时来压,总体呈现出工作面局部来压、压力随工作面推进而迁移的特征。(3)通过对工作面支架支护强度验算及实测分析,ZY12000/26/55D型掩护式液压支架超负荷工作,不能完全满足工作面回采要求,应选用工作阻力更大的支架。
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