论文部分内容阅读
为解决长壁综采工作面厚层坚硬顶板条件下采空区大面积悬顶问题,根据塬林煤矿东一采区101首采的综采工作面厚层坚硬顶板物理力学特征,对综采工作面厚层坚硬顶板破断规律及深孔预裂爆破弱化技术进行了研究。采用弹性力学解析方法和数值模拟方法分析了综采工作面回采过程中厚层坚硬顶板初次来压步距、周期来压步距及顶板岩层塑性区、应力及煤体超前支承压力分布规律,提出了基本顶初次断裂前的弱化方案,计算出预裂弱化顶板合理步距。基于质点峰值振动速度(PPV)理论,分析计算了超前深孔爆破岩石损伤范围,通过有限元分析软件ABAQUS对不同时刻、不同炮孔间(垂)距爆破作用下岩体应力变化情况进行分析比较,确定了合理的炮孔间(垂)距,提出了厚层坚硬顶板深孔预裂爆破弱化技术参数。上述研究工作和成果如下:(1)101综采工作面厚层坚硬顶板初次来压步距范围为55~60m,周期来压步距范围为30~35m;基本顶初次断裂前采用端部拉槽弱化技术,基本顶周期预裂弱化爆破循环步距控制在30m。(2)101综采工作面基本顶深孔爆破能够对11m范围内岩石造成不同程度的损伤,数值模拟计算确定了炮孔间(垂)距为2m。(3)通过计算和工程类比,确定了爆破炮孔布置方式、直径、长度、垂深、封孔长度与一次最大起爆药量等技术参数。在101综采工作面进行了厚层坚硬顶板深孔预裂爆破弱化工业试验,工作面矿压观测与分析结果表明:101综采工作面自弱化顶板回采以来,周期来压步距为10~22m,采空区顶板跟随支架冒落充分,工作面上部、中部和下部液压支架工作阻力基本处于正常工作范围,超前深孔预裂爆破顶板减小了采空区悬顶面积,厚层坚硬顶板得到了有效控制。