大倾角煤层综放工作面支架稳定性及矿压特征研究

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由于煤层倾角的存在,大倾角煤层的开采方法要比缓倾斜和近水平煤层复杂的多,充分了解大倾角工作面上覆岩层的运动规律,掌握其矿压显现特征是确保大倾角工作面能够安全持续开采的关键。  本文以运河煤矿6303大倾角综放工作面开采为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场调研等方法,主要对大倾角综放工作面支架稳定性及矿压显现特征进行了研究。由于6303工作面煤层倾角较大,工作面垮落的煤矸石会在采空区内形成密实程度不同的“三带”;对大倾角工作面支架倾倒和下滑两种工作状态进行力学分析,详细剖析了支架在移架和顶板冒空条件下的受力情况。通过UDEC数值模拟,得到了直接顶的初次垮落步距、工作面初次来压步距、周期来压步距;覆岩的破坏发展规律、垮落特征、顶板下沉位移以及工作面超前支承压力分布规律。模拟结果表明:随着工作面的继续向前推进,老顶和直接顶中的拉破坏范围逐渐增加,工作面上部拉破坏范围最大,中部次之,下部最小;工作面覆岩的破坏呈“V”字型分布,采空区上部空间明显比下部大;此外,大倾角工作面覆岩运动具有非线形变化特征,沿工作面推进方向,采空区顶板下沉量中部最大,上部次之,下部最小;当工作面进行开挖时,在塑性区支承压力单调上升,在弹性区单调下降,支承压力的主要影响范围约为15m。通过对大倾角综放工作面开采技术进行研究,确定了适应于6303工作面的支架型号;为保证矿井的持续高效开采,从支架设计、回采工艺、管理三个方面共同采取相应的措施来保证支架的稳定性;为充分了解大倾角工作面的矿压显现特征,进行了矿山压力观测。  结合运河煤矿6303大倾角综放工作面现场开采实践表明,ZF6400/18/28型液压支架的初撑力和工作阻力能够很好的适应工作面的开采需求,在对工作面进行安全高效开采的同时,支架的稳定性也得到很好的保证。
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