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综采搬家作为综采工艺的核心技术，直接影响到综采装备效率的发挥。其中尤以综采工作面回撤为主要环节。而收尾空间形成的速度和质量直接影响综采工作面回撤的速度，为收尾空间形成创造一个顶板压力较低、围岩稳定的施工环境，通过矿压规律指导综采收尾空间形成就显得非常关键。本文以东荣三矿30#层综采收尾空间形成对这一问题作以简要阐述。
一、采场顶板压力的力学模型
老顶来压前，首先与上部离层，成为采空区上方的矩形悬板。在悬板倾斜而刚度各项异性的情况下采用正交梁力学模型进行分析。沿走向和倾向用两对垂直截面取出一对单位厚度的正交梁，最大弯矩在正交梁内。尽管走向梁不对称且受到横向弯曲的作用，但主轴惯量偏转不超过4°，可按平面弯曲来考虑。在薄板中心处，两梁之间的相互作用力为R，且挠度相等，即
Z1max=Zmaxcosα
qcα40+2Rα30cosα qcb4cosα-2Rb3
384EIy384EIx
根据梁的理论，解出走向梁和倾向梁的最大弯矩Mx0、My0为：
Mx0=qca20/12×（1+3μ1cos2α/4λ）
My0=qcb2/12(1-3μ1/4)cosα
1-λ4Ix/Iy
1+λ3Ixcos2α/Iy
Ixm21cos3α
Iy m21+sin2α
R= qcbu1cosα
式中：u1为位移协调系数,λ为采空区几何形状系数,Ix、Iy为截面惯性矩，m4
为进行理论分析，老顶周边的实体煤边界简化为固支边界；小煤柱或断层煤柱简化为简支边界，而悬板上的断层切割简化为自由边界。根据以上分析，可以得出回采工作面的周期性来压地一般规律。
二、收尾空間顶板压力的力学分析
由上述的力学模型可以得出，在四边固支的条件下，走向和倾向最大弯矩所决定的初次来压步距ax1、ay1，即：ax1=kx1；ay1= ky1；a01=k1A；k1=min(kx1，ky1)。式中：a01为四边固支条件下初次来压步距，m；kx1、ky1、k1为四边固支条件下初次来压步距系数；A为步距基数，各种边界条件下初次来压步距的通式为a0i=kiA，ki=min(kxi，kyi)。式中：i为边界条件类型。
以上计算可以得出，其中边界条件下的初次来压步距系数如下表：
Δ：
ui=
δ5=√m12+sin2α/m1cosα
(Fi)2=8λ/(4λ+3uicos2α)
（Δi）2=8λ2/（4-3ui)cosα
ωi=λ/√3(1-uicosα)
δ=1/√cosα
当Fi≤1时，ki=koi；当Fi＞1，b/A≥ei时，kxi=k0iFi，ki=min(kxi，kyi)。
由此可见，初次来压步距是在步距基数A的基础上乘以步距系数ki，ki综合反映面长（采空区几何形状）、边界条件、倾角三个因素对初次来压步距的影响，而周期来压步距与初次来压步距的比值一般为0.27～0.43平均为0.368，在推算30#层顶板的来压步距选取比值为0.368进行推算。根据以上力学分析可以看出，工作面开始形成收尾空间时，处于四种支撑应力状态下的压力和围岩状态如下表：
围岩状态主要分析，由于老顶回转造成的直接顶压力破碎带对收尾空间的影响。根据上表分析收尾空间开始形成的最佳位置应在每次周期来压后2.0~2.5m位置。最次避免在周期来压期间形成收尾空间。
三、现场应用矿压显现规律指导收尾空间形成的情况
1、东荣三矿东八采区六片。（1）该工作面面长140m、走向长度1080m，该工作面配备ZF-2400支架97部、MG-581采煤机、730/264-220刮板运输机两台台。（2）煤层直接顶为1.2m厚的中砂岩、老顶为4.0m厚的细砂岩，底板为3.0m厚的细砂岩，煤厚5.0m。采2.2m放2.8m，采放比：1：1.28，形成收尾空间需不小于8m的走向距离。（3）根据以前对未30#层其它工作面进行矿压观测得知，该顶板老顶初次来压步距为36.7m；周期来压步距为12.8m；工作面最大压力峰值2400KN；最小压力峰值2050KN；全工作面呈最大压力值位于工作面中部偏上的单峰值标准压力曲线。
2、采取的措施。（1）在距预计停采线50m开始进行矿压观测，校准周期来压步距，做为计算基础。（2）通过来压步距计算距停采线最近的一个两次来压中间区域，确定理论开始形成收尾空间位置。（3）收尾空间理论行成位置前后2.5m，均应为理论上中以上具备形成收尾空间的位置。现场将此区域划定为开始形成收尾空间区域。（4）校准最后一次周期压参数，根据最后一次周期压情况，在开始形成收尾空间区域中确定最后开始形成收尾空间的准确位置。
3、现场应用情况。该面最后一次来压布局13.2m，据此选择了形成收尾空间的位置，该区域顶板完整、压力和缓，取得了比较优良的形成收尾空间条件。
四、矿压规律对综采收尾空间形成的指导作用
通过对采场顶板压力分布对收尾空间影响规律的总结可以有效的指导收尾空间形成的合理位置，提高收尾空间形成的速度和质量，并在一定程度上为综采工作面快速搬家回撤提供先决条件。
（作者单位：双鸭山矿业集团东荣三矿）
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
一、采场顶板压力的力学模型
老顶来压前，首先与上部离层，成为采空区上方的矩形悬板。在悬板倾斜而刚度各项异性的情况下采用正交梁力学模型进行分析。沿走向和倾向用两对垂直截面取出一对单位厚度的正交梁，最大弯矩在正交梁内。尽管走向梁不对称且受到横向弯曲的作用，但主轴惯量偏转不超过4°，可按平面弯曲来考虑。在薄板中心处，两梁之间的相互作用力为R，且挠度相等，即
Z1max=Zmaxcosα
qcα40+2Rα30cosα qcb4cosα-2Rb3
384EIy384EIx
根据梁的理论，解出走向梁和倾向梁的最大弯矩Mx0、My0为：
Mx0=qca20/12×（1+3μ1cos2α/4λ）
My0=qcb2/12(1-3μ1/4)cosα
1-λ4Ix/Iy
1+λ3Ixcos2α/Iy
Ixm21cos3α
Iy m21+sin2α
R= qcbu1cosα
式中：u1为位移协调系数,λ为采空区几何形状系数,Ix、Iy为截面惯性矩，m4
为进行理论分析，老顶周边的实体煤边界简化为固支边界；小煤柱或断层煤柱简化为简支边界，而悬板上的断层切割简化为自由边界。根据以上分析，可以得出回采工作面的周期性来压地一般规律。
二、收尾空間顶板压力的力学分析
由上述的力学模型可以得出，在四边固支的条件下，走向和倾向最大弯矩所决定的初次来压步距ax1、ay1，即：ax1=kx1；ay1= ky1；a01=k1A；k1=min(kx1，ky1)。式中：a01为四边固支条件下初次来压步距，m；kx1、ky1、k1为四边固支条件下初次来压步距系数；A为步距基数，各种边界条件下初次来压步距的通式为a0i=kiA，ki=min(kxi，kyi)。式中：i为边界条件类型。
以上计算可以得出，其中边界条件下的初次来压步距系数如下表：
Δ：
ui=
δ5=√m12+sin2α/m1cosα
(Fi)2=8λ/(4λ+3uicos2α)
（Δi）2=8λ2/（4-3ui)cosα
ωi=λ/√3(1-uicosα)
δ=1/√cosα
当Fi≤1时，ki=koi；当Fi＞1，b/A≥ei时，kxi=k0iFi，ki=min(kxi，kyi)。
由此可见，初次来压步距是在步距基数A的基础上乘以步距系数ki，ki综合反映面长（采空区几何形状）、边界条件、倾角三个因素对初次来压步距的影响，而周期来压步距与初次来压步距的比值一般为0.27～0.43平均为0.368，在推算30#层顶板的来压步距选取比值为0.368进行推算。根据以上力学分析可以看出，工作面开始形成收尾空间时，处于四种支撑应力状态下的压力和围岩状态如下表：
围岩状态主要分析，由于老顶回转造成的直接顶压力破碎带对收尾空间的影响。根据上表分析收尾空间开始形成的最佳位置应在每次周期来压后2.0~2.5m位置。最次避免在周期来压期间形成收尾空间。
三、现场应用矿压显现规律指导收尾空间形成的情况
1、东荣三矿东八采区六片。（1）该工作面面长140m、走向长度1080m，该工作面配备ZF-2400支架97部、MG-581采煤机、730/264-220刮板运输机两台台。（2）煤层直接顶为1.2m厚的中砂岩、老顶为4.0m厚的细砂岩，底板为3.0m厚的细砂岩，煤厚5.0m。采2.2m放2.8m，采放比：1：1.28，形成收尾空间需不小于8m的走向距离。（3）根据以前对未30#层其它工作面进行矿压观测得知，该顶板老顶初次来压步距为36.7m；周期来压步距为12.8m；工作面最大压力峰值2400KN；最小压力峰值2050KN；全工作面呈最大压力值位于工作面中部偏上的单峰值标准压力曲线。
2、采取的措施。（1）在距预计停采线50m开始进行矿压观测，校准周期来压步距，做为计算基础。（2）通过来压步距计算距停采线最近的一个两次来压中间区域，确定理论开始形成收尾空间位置。（3）收尾空间理论行成位置前后2.5m，均应为理论上中以上具备形成收尾空间的位置。现场将此区域划定为开始形成收尾空间区域。（4）校准最后一次周期压参数，根据最后一次周期压情况，在开始形成收尾空间区域中确定最后开始形成收尾空间的准确位置。
3、现场应用情况。该面最后一次来压布局13.2m，据此选择了形成收尾空间的位置，该区域顶板完整、压力和缓，取得了比较优良的形成收尾空间条件。
四、矿压规律对综采收尾空间形成的指导作用
通过对采场顶板压力分布对收尾空间影响规律的总结可以有效的指导收尾空间形成的合理位置，提高收尾空间形成的速度和质量，并在一定程度上为综采工作面快速搬家回撤提供先决条件。
（作者单位：双鸭山矿业集团东荣三矿）
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。