厚松散层综采工作面支架工作阻力的确定.pdfVIP

2012年第4期 煤 炭 科 技 No．4 2012 COALSCIENCE TECHNOLOGY MAGAZINE 29 文章编 号：1008—3731(2012)04—0029—03 陋 厚松散层综采工作面支架工作阻力的确定 周绍廷 (同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司，山西 朔州 036000) 摘 要：厚松散层移动特点为静压大、动压小，地表移动破坏特征为移动快、变形大。从理论 分析的角度解释了出现该情况的原因，并在此基础上，依据普氏压力拱理论，计算出砂岩垮 落步距与成拱跨度相耦合时的支架工作阻力。 关键词：厚松散层；普氏拱；垮落；支架工作阻力 中图分类号：TD355．4 文献标志码 ：B 采场覆岩一般属于沉积岩层，顶板 由一层或数 邻不动松散层间的原来位置。松散层中的这种相对 层组成，其厚薄、强度不一，开采引起的岩层运动是 运动受到移动松散层与不动松散层接触处的抗剪强 逐层向上发展的。而厚松散顶板不具有分层性，顶板 度的阻抗。因为抗剪强度有趋向保持移动松散层的 松散软、强度低 ，黏结力低 ，属于松散连续介质 。开采 原来位置，故它使支撑移动部分上的压力减少，而使 过程中，松散载荷层随基岩层移动、垮落至地表，易 相邻的支撑不动部分上的压力增加。这种从移动松 发生压架、溃沙事故，严重危及煤矿安全生产。 散层把压力传递给相邻不动部分的传递作用通常叫 本文将从理论角度分析厚松散层综采面的覆岩 做成拱效应 。 运动机理，并利用普氏压力拱推导上覆松散层载荷 松散层的成拱效应使得作用于拱后或拱上的压 及支架工作阻力的计算公式，确定支架工作阻力。 力传递到拱脚及周围稳定岩土中去。在松散层中开 挖，开挖面周围地层就会产生变形或错动，因而产生 1 松散层运动机理的研究 应力释放现象。从外观上看，开挖完毕开挖面顶部出 1．1 初步分析 现坍落现象，最后形成一稳定的临空面，开挖面顶部 如表 1所列，煤层厚度为5m，开采后岩层移动 好像形成一个结构拱一样。 的影响范围为4～8倍采高，即约为2O～40m，砂 如图 1所示，当煤层开采后，随着工作面的推 岩、泥岩肯定会进入垮落带，而砂层、风化层、风积沙 进，当应力超过其抗拉强度时，砂岩开始垮落，如果 可能以载荷的形式作用于砂岩，也可能以成拱的形 步距很长，则厚松散层形成拱的概率是很小的，因为 式 自然稳定。要确定厚松散层条件下支架的工作阻 当砂岩步距超过厚松散层压力拱跨度时，压力拱会 力，必须研究上覆厚松散层的移动特征。 垮落，会 以载荷的形式作用于砂岩；而如果砂岩的步 表 1 赋存岩层情况及其普氏系数 距较小时，当其步距小于厚松散层压力拱跨度时，砂 岩会先垮，而后形成压力拱，说明此时砂岩的周期垮 落与压力拱同时存在，但主要是压力拱在起决定性 的作用；而当砂岩的步距为中等时(其步距等于厚松 散层压力拱跨度)，砂岩会先垮，但在其垮落的同时， 也形成压力拱，由于压力拱的存在，使得厚松散层不