坚硬特厚煤层顶分层综采工作面支承压力分布特征研究.pdfVIP

2010年8月 矿 业安全 与环保 第37卷第4期 坚硬特厚煤层顶分层综采工作面 支承压力分布特征研究 伍永平 一，高喜才 ，解盘石 ，曾佑富 (西安科技大学a．教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室；b．能源学院，陕西 西安 710054) 摘 要：结合陕西彬长矿区大佛寺煤矿具体工程地质条件，采用数值分析和现场实测的方法分析了 坚硬特厚煤层顶分层大采高综采工作面支承压力分布规律。结果表明，坚硬特厚煤层顶分层综采工作 面支承压力分布特征与一般工作面相比存在较大差异，可为工作面围岩控制、回采巷道合理布置及煤柱 尺寸确定提供依据。 关键词：特厚煤层；大采高；围岩控制；支承压力；数值模拟 中图分类号：TD323 文献标志码：B 文章编号：1008—4495(2010)O4—0008—03 研究采场支承压力分布规律，对采场 围岩矿压 埋藏深度 430～480m，煤层较厚 (16～19m，一般 显现控制 、巷道支护方式、支护强度的选择及动力灾 17．5m)，煤层硬度相对较大，普氏系数在2．8～3．0。 害事故防治，均具有重要意义和工程应用价值 ¨。 直接顶为泥岩，砂质胶结，中夹粉砂岩条带和薄煤 目前 ，对一般 、深部综放工作面支承压力分布规律理 层，水平层理发育，厚度为 1．90～5．74m，一般为 论模型及实测研究较多 ，而对于特殊条件下采 4．21m。老顶上部为粗砂岩 ，钙质胶结，厚度为 3．51～ 场尤其是大采高采场支承压力分布规律研究较少。 9．45m，一般为5．79m，遇水极易软化 ；下部为粉砂 超长、孤岛综放工作面也因其应力集 中程度 的增加 岩，浅灰色 的细砂岩，波状层理，厚度为 1．52～ 而使得矿压显现剧烈 ，工作面侧向不同宽度的煤柱内 3．20m，一般为 2．50m。40104工作面是陕西彬长 应力分布明显不同 ；文献 [10—11]表明不同采高 矿区大佛寺煤矿在401采区布置的第 1个预采顶分 工作面围岩支承压力分布规律存在明显差异，随着 层放顶煤工作面，也是矿井第 1个针对 4煤层首采 煤层一次采高的增加，煤壁加高其稳定性必然受到 顶分层大采高综采工作面。工作面回采巷道沿煤层 支承压力的较大影响，支承压力分布特点直接影响 顶板预留2．5m顶煤布置掘进 ，区段煤柱45m，工作 到直接顶力学性质的改变从而使 围岩控制难度加 面倾向长度 260m，采煤机割煤高度 3．8m，全部垮 大。因此 ，深入研究特厚坚硬煤层综采大采高采场 落法控制顶板。 支承压力的分布规律，对于充分发挥大采高的优势， 实现安全生产有重要意义。以彬长矿区大佛寺矿 2 数值模拟方案 4煤层赋存条件为基础 ，采用数值模拟软 FLAC3D、 2．1 计算模型的建立 现场观测结果来分析坚硬特厚煤层大采高工作面采 根据工程地质条件建立 40104综采工作面三维 场支承压分布特征及规律 ，以期为工作面 围岩控制 数值计算模型，建模过程 中，尽可能保持重要区域网 及合理留设煤柱尺寸提供依据。 格的统一 ，避免长细比大于5：I的单元 ，以保证计算 1 工程概况 的准确程度；为消除边界效应的影响，计算区域处于边