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[摘要]通过理论分析和现场实测,研究了采高、支架工作阻力、煤体破裂角及节理面倾角、老顶回转角和停采时间等对采煤工作面煤壁片帮的影响。
[关键词]片帮;采高;支架工作阻力;煤体破裂角;老顶回转角
中图分类号:D2T83 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)13-0286-01
引言
煤体在未开采前,处于原始应力条件下,应力保持相对平衡,煤体呈现一定的相对连续性。当煤体开采后,煤壁附近煤体应力平衡遭到破坏,水平应力迅速减小,由于开采引起的支承压力作用垂直应力迅速增大,使煤体产生新的节理、裂隙,即开采引起的次生裂隙发育,煤壁处于不稳定状态。随着老顶的周期性断裂来压,煤壁会在节理裂隙最发育的地方最先受到破坏,当支承压力达到一定值后,煤体加剧破坏,从而造成煤壁片帮[1]。影响煤壁片帮的主要因素有:采高、支架工作阻力、煤体破裂角及节理面倾角、老顶回转角和停采时间等。
1 采高对煤壁片帮的影响
现场开采实践证明,当加大工作面的采高时,工作面顶板压力随之增大,煤壁前方支承应力集中程度也随之增大,从而加剧工作面煤壁片帮和冒顶。肥矿集团梁宝寺煤矿在2702工作面II2级顶板条件下,进行大采高一次采全厚综采实验时,通过矿压观测,得到煤壁片帮深度C与工作面实际采高的关系,如表1所示。
从图1可明显看出,片帮深度随着实际采高的增大而呈非线性地增加,当采高超过一定值后,煤壁片帮深度急剧增加。由于大采高综采工作面煤壁片帮问题十分突出,使得一些大采高综采工作面不得不采取一些专门的煤壁加固措施,增加了大量的辅助工作量,导致工作面产量降低,成本增加。所以,采高是煤体片帮主要影响因素之一。
4 老顶回转角对煤壁片帮的影响
通过以上分析,在支承压力作用下已处于塑性破坏区内的煤体,在老顶回转作用下迫使顶煤产生位移,同时由于节理面与老顶回转引起的剪切破坏带方向一致,使工作面前方煤体呈碎裂块体状态,面一面接触整齐排列,这种状态下煤体的抗剪能力大大降低,如果煤体节理面倾角较大,两面之间的摩擦力变小,更使煤壁难以控制,因此老顶来压期间是煤壁及端面处于最难控制的时期。
5 停采时间对煤壁片帮的影响
由综采面矿压观测结果可知,顶板的下沉量随着顶板的周期性垮落,停采时间成正比,停采时间题长,顶板的下沉量越大,对煤壁及端面区直接顶的压缩破坏越严重;同时,由于节理面不可能是绝对平整的,在两面相对位移量较小时,凹凸不平处的相互咬合作用,使两节理面之间的摩擦力增大,当两面位移量较大时,这个作用就会失去,表现为沿节理面的大位移量,使工作面出现台阶下沉,或严重片帮,所以工作面停止推进,也是导致煤壁片帮的一个主要原因。
6 结话
通过分析采高、支架工作阻力、煤体破裂角及节理面倾角、老顶回转角和停采时间等对采煤工作面煤襞片帮的影响,认为随工作面采高的增加,煤体的破坏深度呈指数分布;随工作阻力的增加,煤体的破坏深度呈线性减小;随着节理面倾角的增大,煤体的破坏程度逐渐增加;老顶回转角和停采时间也对煤壁片帮产生重要影响。
[关键词]片帮;采高;支架工作阻力;煤体破裂角;老顶回转角
中图分类号:D2T83 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)13-0286-01
引言
煤体在未开采前,处于原始应力条件下,应力保持相对平衡,煤体呈现一定的相对连续性。当煤体开采后,煤壁附近煤体应力平衡遭到破坏,水平应力迅速减小,由于开采引起的支承压力作用垂直应力迅速增大,使煤体产生新的节理、裂隙,即开采引起的次生裂隙发育,煤壁处于不稳定状态。随着老顶的周期性断裂来压,煤壁会在节理裂隙最发育的地方最先受到破坏,当支承压力达到一定值后,煤体加剧破坏,从而造成煤壁片帮[1]。影响煤壁片帮的主要因素有:采高、支架工作阻力、煤体破裂角及节理面倾角、老顶回转角和停采时间等。
1 采高对煤壁片帮的影响
现场开采实践证明,当加大工作面的采高时,工作面顶板压力随之增大,煤壁前方支承应力集中程度也随之增大,从而加剧工作面煤壁片帮和冒顶。肥矿集团梁宝寺煤矿在2702工作面II2级顶板条件下,进行大采高一次采全厚综采实验时,通过矿压观测,得到煤壁片帮深度C与工作面实际采高的关系,如表1所示。
从图1可明显看出,片帮深度随着实际采高的增大而呈非线性地增加,当采高超过一定值后,煤壁片帮深度急剧增加。由于大采高综采工作面煤壁片帮问题十分突出,使得一些大采高综采工作面不得不采取一些专门的煤壁加固措施,增加了大量的辅助工作量,导致工作面产量降低,成本增加。所以,采高是煤体片帮主要影响因素之一。
4 老顶回转角对煤壁片帮的影响
通过以上分析,在支承压力作用下已处于塑性破坏区内的煤体,在老顶回转作用下迫使顶煤产生位移,同时由于节理面与老顶回转引起的剪切破坏带方向一致,使工作面前方煤体呈碎裂块体状态,面一面接触整齐排列,这种状态下煤体的抗剪能力大大降低,如果煤体节理面倾角较大,两面之间的摩擦力变小,更使煤壁难以控制,因此老顶来压期间是煤壁及端面处于最难控制的时期。
5 停采时间对煤壁片帮的影响
由综采面矿压观测结果可知,顶板的下沉量随着顶板的周期性垮落,停采时间成正比,停采时间题长,顶板的下沉量越大,对煤壁及端面区直接顶的压缩破坏越严重;同时,由于节理面不可能是绝对平整的,在两面相对位移量较小时,凹凸不平处的相互咬合作用,使两节理面之间的摩擦力增大,当两面位移量较大时,这个作用就会失去,表现为沿节理面的大位移量,使工作面出现台阶下沉,或严重片帮,所以工作面停止推进,也是导致煤壁片帮的一个主要原因。
6 结话
通过分析采高、支架工作阻力、煤体破裂角及节理面倾角、老顶回转角和停采时间等对采煤工作面煤襞片帮的影响,认为随工作面采高的增加,煤体的破坏深度呈指数分布;随工作阻力的增加,煤体的破坏深度呈线性减小;随着节理面倾角的增大,煤体的破坏程度逐渐增加;老顶回转角和停采时间也对煤壁片帮产生重要影响。