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[摘 要]对短壁采煤工作面不跨落极限跨距进行了探讨,以晋煤集团长治仙泉煤业为例进行了分析,研究得出了其短壁采煤工作面不跨落的极限跨距。为煤矿“三下”开展布置短壁采煤工作面提供了研究依据。
[关键词]三下采煤;短壁采煤工作面;不跨落;跨距
中图分类号:TD823... 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)43-0071-01
引 言:我国煤炭资源蕴藏丰富、分布广泛,加之人口众多,煤矿生产均不同程度地涉及建(构)筑物下、水体下、铁路下(简称“三下”),采煤技术问题,据不完全统计,矿井的“三下”压煤就高达数百亿吨,可供10个年产1000万吨的特大型矿井开采上百年。特别是华东地区,经济发达,人口密集,矿井的“三下”压煤量占可采储量的50%左右,个别新建矿井的“三下”压煤量高达矿井可采储量的80%,一些开发较早的矿井随着可采资源的枯竭,其生产均涉及“三下”采煤技术问题,“三下”采煤技术已是挖掘老矿生产潜力,提高新矿生产能力,改善矿区生产环境,保证煤矿可持续发展不可缺少的关键技术。本文通过对短壁采煤工作面不跨落极限跨距的探讨,以求能够对煤矿“三下”压煤开采生产与设计提供借鉴。
1 理论依据
1.1 钱鸣高院士的“砌体梁”理论
基本顶达到初次断裂的极限跨距:
当计算到Enmn2 式中E为上覆岩层的弹性模量。
2 短壁采煤工作面不跨落极限跨距计算
以山西晋煤集团长治仙泉煤业有限公司3号煤为例。
2.1 地质条件
山西晋煤集团长治仙泉煤业有限公司(以下简称仙泉煤业)井田总体呈轴向北东的向斜构造,井田内发育1个向斜构造。另外井田内发育2条断层和1个陷落柱,井田内未见岩浆岩侵入体,井田地质构造复杂程度确定为简单类型。
仙泉煤业上覆岩层物理力学参数见表1-2示。
2.2 组合梁结构顶板极限跨距
2.2.1按钱鸣高院士的“砌体梁”理论计算组合梁结构顶板极限跨距
计算得以下结果:
2.2.3 结构顶板跨度选取分析
a) 以上计算是基于上覆岩层形成梁不产生断裂为前提,地表面不产生较大变形,但未排除梁本身下降挠度带来的地面变形。
b) 煤田钻探成果虽覆盖整个井田,但钻孔间距为1000m,对局部工作面资料反应不详细,虽经井筒揭露地质验证资料核实,但相距较远,故按二种理论的最小值选取,即取工作面长度为25m。
3 验证情况
以长治地区跨落式管理顶板直接顶、老顶初次垮落步距间接验证,长治县矿区、晋城矿区直接顶、老顶初次垮落步距情况表如表1-3示:
其初次跨落步距最小值为19m,平均值为28m,与理论计算25m基本相当。
4 结论
a)采用钱鸣高院士的“砌体梁”理论和宋振骐院士的“传递梁”理论来确定短壁采煤工作面不跨落极限跨距是可行的。
b) 采空区形成,岩层接触空气,可产生风化现象;再者可造成瓦斯积聚、采空区积水等影响,长久性尚未进行验证,需采用废弃物充填。
参与文献:
[1] 钱鸣高,刘听成 矿山压力及其控制[M].北京:煤炭工业出版社,1992
[2] 宋振骐,实用矿山压力控制[M].徐州:中国矿业大学出版社,1988
作者简介
韦武军(1971—),男,山西高平人,现山西晋煤集团金明矿业有限责任公司主要从事煤矿安全生产及管理工作。
[关键词]三下采煤;短壁采煤工作面;不跨落;跨距
中图分类号:TD823... 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)43-0071-01
引 言:我国煤炭资源蕴藏丰富、分布广泛,加之人口众多,煤矿生产均不同程度地涉及建(构)筑物下、水体下、铁路下(简称“三下”),采煤技术问题,据不完全统计,矿井的“三下”压煤就高达数百亿吨,可供10个年产1000万吨的特大型矿井开采上百年。特别是华东地区,经济发达,人口密集,矿井的“三下”压煤量占可采储量的50%左右,个别新建矿井的“三下”压煤量高达矿井可采储量的80%,一些开发较早的矿井随着可采资源的枯竭,其生产均涉及“三下”采煤技术问题,“三下”采煤技术已是挖掘老矿生产潜力,提高新矿生产能力,改善矿区生产环境,保证煤矿可持续发展不可缺少的关键技术。本文通过对短壁采煤工作面不跨落极限跨距的探讨,以求能够对煤矿“三下”压煤开采生产与设计提供借鉴。
1 理论依据
1.1 钱鸣高院士的“砌体梁”理论
基本顶达到初次断裂的极限跨距:
当计算到Enmn2
2 短壁采煤工作面不跨落极限跨距计算
以山西晋煤集团长治仙泉煤业有限公司3号煤为例。
2.1 地质条件
山西晋煤集团长治仙泉煤业有限公司(以下简称仙泉煤业)井田总体呈轴向北东的向斜构造,井田内发育1个向斜构造。另外井田内发育2条断层和1个陷落柱,井田内未见岩浆岩侵入体,井田地质构造复杂程度确定为简单类型。
仙泉煤业上覆岩层物理力学参数见表1-2示。
2.2 组合梁结构顶板极限跨距
2.2.1按钱鸣高院士的“砌体梁”理论计算组合梁结构顶板极限跨距
计算得以下结果:
2.2.3 结构顶板跨度选取分析
a) 以上计算是基于上覆岩层形成梁不产生断裂为前提,地表面不产生较大变形,但未排除梁本身下降挠度带来的地面变形。
b) 煤田钻探成果虽覆盖整个井田,但钻孔间距为1000m,对局部工作面资料反应不详细,虽经井筒揭露地质验证资料核实,但相距较远,故按二种理论的最小值选取,即取工作面长度为25m。
3 验证情况
以长治地区跨落式管理顶板直接顶、老顶初次垮落步距间接验证,长治县矿区、晋城矿区直接顶、老顶初次垮落步距情况表如表1-3示:
其初次跨落步距最小值为19m,平均值为28m,与理论计算25m基本相当。
4 结论
a)采用钱鸣高院士的“砌体梁”理论和宋振骐院士的“传递梁”理论来确定短壁采煤工作面不跨落极限跨距是可行的。
b) 采空区形成,岩层接触空气,可产生风化现象;再者可造成瓦斯积聚、采空区积水等影响,长久性尚未进行验证,需采用废弃物充填。
参与文献:
[1] 钱鸣高,刘听成 矿山压力及其控制[M].北京:煤炭工业出版社,1992
[2] 宋振骐,实用矿山压力控制[M].徐州:中国矿业大学出版社,1988
作者简介
韦武军(1971—),男,山西高平人,现山西晋煤集团金明矿业有限责任公司主要从事煤矿安全生产及管理工作。