矸石充填综采工作面矿压显现规律
工作面矿压显现规律的分析
刘坤 （ ９ ７一） ， １６ 女 选煤 工程 师 ， 现从 事选煤技术 管理 工作 。
收 稿 日期 ：ｏ ８一Ｏ ２ｏ ８—０ ７
台装 置 机功 率 为 ２ ０ Ｗ 的真 空泵 ， 电效 果 ５ｋ 节 显著。
一
（） ４ 多回收一部分浮选 中煤将其掺入混 煤销 售， 大大降低混煤 水分 。筛 网沉 降离心机 试运行
用 Ｄ Ｚ一１ ０型 外 注 式 单 体 液 压 支 拄 和 ＨＤ一１０ ００
① 顶板下沉量 的测 量方法 为 ： 尖锤在 顶板 用
上 凿 一 小 窝 ， 漆 做 好 标 记 ，垂 直 底 板 确 定 一 固 用
定点作 为底点 ，每 次用钢 卷尺量得第二 、 三控 第 顶排的采 高与第一控顶排 采高之差值 ， 即为该 点 的 顶 板 下 沉 量
板下 沉量 、 活柱方 法 ．．
庞庄煤矿 ７ ０ 工作 面走 向长 度 ３ ０ 倾 斜 ６１ ５ ｍ， 长度 １０ 煤层厚度平均 １９ ｍ， ２ ｍ， ．２ 煤层倾角 ２ 。 Ｏ， 该 面上侧为 ７ ０ ６ ３工作面采空 区 ， 侧为 ７ ０ 下 ６ ５工 作 面， 左侧 为村庄保 护煤柱 ， 侧 为采空 区。该 右 面采用走 向长蹙全部垮 落法进行 回采 ， 工作 面使
（ 州 矿 务 集 团有 限 公 司 庞 庄 缣 矿 江 苏 徐 州 ２ １ ４ ） 徐 ２ １ １
摘要 ： 庞庄煤矿 ７ ０ 工作 面是 一 ５ ６ｌ ８ ０水平七层煤 的第一个分层 开采 的工作 面。 了摸 清该 面 为
的 矿 压 显 现 规 律 ， 理 选择 支 护 密 度 ， 取 合 理 、 当的 支护 形 式 ， 定对 该 工 作 面 进 行 矿 压 合 采 适 确
观测工作。
大采高综采面矿压显现规律研究与分析
有 必要 根据 １ ５ １ ０ １工 作 面 顶板 岩层 赋存 特征 ， 开 展 深 入研 究 ， 对工作 面矿压显现 规律 、 支 承 压 力 演 化
及 分布 规律 提供 理 论基 础 。
软， 随采随 落 ； 底板 ： 泥岩及 黄铁矿泥岩 ， 平 均 厚 度
１ ２ ． ８ ８ ｍ， 黑色 ， 含黄铁 矿 ， 有黄 金色 碎屑 。
矿山压力与岩层控制。Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ８ ４ ０ ８ ５ ５ １ ９ ８ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｎ。 ｒ
该 工作 面 采 用 倾 向 长 壁 后 退 式 、 一次采全 高 、 综 合机 械化 采煤 方 法 ， 全 部 垮 落法 管 理 顶 板 。工 作
面 巷道 布置 采用一 进 一 回的布 置 形式 。１ ５ １ ０ １运 输
采 过 程 中上 覆 岩 层 破 坏 规 律 、 巷 道变形破坏 规律 、
３ ． ８ ５ ｍ， 工业 储量 １ ５ ２万 ｔ ， 回采煤 量 １ ４ ４ ． ４万 ｔ 。开
采煤 层为 １ ５ ＃ 煤层 ， 最大厚度 ４ ． ２ ｍ， 最小厚度 ３ ． ５
工作 面支 承压 力分 布规 律 等都 会 发 生 很 大 变 化 ， 由
１ 工程概况
山西凌 志达 煤业 有 限公 司 １ ５ １ ０ １ 工 作 面对 应 地 表位 置位 于 庄头 断 层 以东 ， 鲍 寨 村 以南 ， 炉 沟 以西 ，
２ ０ １ ３年 ６月 １ ３ Ｅ ｔ 收到 ， ６月 ２ ４日修 改 第一作 者简介 ： 陈鹏宇 （ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 河南 永城人 ， 硕 士。研究 方 向
模拟 手段 ， 对综采 工作 面 回采并巷道变形 情况 、 工作 面上 下顺槽支 承应力分 布规律 进行 了系统 的分 析研 究。结果表 明， 该 工 作 面矿 压显现不剧 烈， 工作面选用 的支架 较为合理 ； 同时指 出 了开采过 程 中存 在 的问题 ， 为该 工作 面 的高 效安全 生产及接替 工作 面的布置提供 了理论和现 实依 据。 关键词 大采高 支撑压力 应力分布 矿压规律
综采工作面的矿压显现规律与控制技术
综采工作面的矿压显现规律与控制技术摘要：本文主要针对综采工作面的矿压显现规律与控制技术展开分析，明确了综采工作面的矿压显现规律的具体的情况，以及相关的规律内容，并提出了相关的控制技术和方法。
关键词：综采工作面，矿压，显现规律，控制技术前言在综采工作面的施工过程中，依然存在不少问题，其中一个需要注意的问题就是矿压显现规律问题，明确了综采工作面的矿压显现规律才能够提高工作效果，这也是控制技术的要求。
1概述12305综采工作面为12煤三盘区第五个工作面，北部靠近紧邻12306工作面，南侧紧靠冲刷变薄带；西侧靠近12煤四盘三条大巷。
12305综采工作面共布置6条巷道，分别为12305运输顺槽、12305回风顺槽、12305切眼1、12305切眼2、12305回撤通道、12305辅撤通道。
该区呈沙丘地貌，地表基本为第四系风积沙所覆，沙丘、沙垅发育。
地表植被丛生。
根据12305面现有地质资料分析，工作面两顺槽在掘进过程中，未发现大中型构造。
根据在12305顺槽揭露情况，煤层表现为宽缓波状起伏，总体为负坡推进。
12305回顺11D～12D揭露一冲刷变薄带，影响推进长度56m，最大切割深度1.1m；12305回顺23D至切眼揭露冲刷变薄带，影响推进长度640m，最大切割深度1.9m，该条冲刷变薄带对回采有较大的影响；12305回顺II15#调车硐揭露F3-19正断层，产状：倾向246°、倾角30°、落差2.6m，预计影响推进140m；12305回顺I和12305回撤通道揭露正断层F3-14，产状：倾向287°、倾角48°、落差2.0～2.3m，对工作面回采及贯通有一定的影响。
2综采工作面矿压检测2.1浅埋煤层12305工作面矿压监测的目的在浅埋煤层工作面的主要监测目的为：（1）通过综采工作面两顺槽超前支护段矿压显现观测，掌握顺槽超前影响范围和程度，对顺槽超前支护提出合理化建议。
某综采工作面矿压显现规律研究
某综采工作面矿压显现规律研究摘要：利用矿压监测在线监测系统，结合综采工作面煤层赋存条件，分析综采工作面初次来压步距、周期来压步距、支架初撑力、支架循环末阻力、支架循环末阻力频率分布并得出工作面矿压显现规律，为该煤矿类似地质条件下的工作面矿压显现和工作面支护提供宝贵的经验。
关键词：矿压；规律一、工作面概况某矿综采工作面，煤层厚度1.60～3.50m，平均2.92m，煤层倾角1～8°，平均5°。
工作面埋深461m，走向长度为2359.5m，倾斜长度为186.7m。
工作面整体为一宽缓的单斜构造，布置ZY4000-17.5/38型掩护式液压支架。
液压系统选用两台BRW400/31.5型乳化液泵和一个RX400/25型乳化液箱供液。
二、KJ327型矿山压力监测系统概况KJ327矿压监测系统可以方便的实时监测支架动态受力状况，可以以曲线和数据两种方式显示受力状况，查看每班的升降架次数进而推断移架次数，可以判断支架的初撑力及末阻力是否符合安全规程，通过y(t)曲线可以查看液压支架的安全阀设定是否合适，判断支架内部是否漏液串液，支架是否起到良好的支护作用，通过长期观测为判断同一地质条件下的周期来压规律提供依据。
三、矿压监测方法工作面安装机械压力表和KJ327型矿山压力监测系统监测矿山压力。
矿山压力监测系统在工作面使用9台监测分站（根据液压支架数量，9个监测分站均匀分布，每台监测分站用1台隔爆兼本安直流电源，监测相邻的三台液压支架），实时在线监测27组液压支架（54个支柱）的压力值变化，监测数据被实时传送到地面控制中心，在PC 机上形成实时曲线和数据文件。
按照液压支架从机头至机尾的顺序升序编号，分别在8#、22#、36#、50#、64#、78#、92#、106#、120#架处安装监控分站，对液压支架压力状况进行实时监测。
四、工作面初次来压分析以加权阻力对来压步距进行分析，时间加权工作阻力(Pt)是指一个采煤循环内以时间为加权计算的平均工作阻力。
采场矿山压力显现基本规律
二、初次来压时矿压显现特点： 1、来压前，顶板压力无明显增大； 2、煤壁内部支承压力增高，煤壁片帮严重； 3、顶板有板炮声响； 4、顶板下沉速度急剧增加，由1mm/h 到5~20mm/h； 5、支柱载荷急剧增加； 6、顶板出现切断（直接顶沿煤壁切断）。
三、预防措施：
初次来压前无明显征兆，工作面顶板压力不大， 致使支架稳定性差，来压猛，易造成顶板事故。
第一节 矿压显现指标
一、矿压显现：
在矿山压力作用下，煤岩体及支护物所表现出的种种力 学现象。
二、矿压显现指标：
1、顶板下沉 S（mm）——煤壁到采空区边缘范围内顶、底 板间相对位 移。
顶板绝对下沉不易得到，一般以距煤壁4米处下沉量为 工作面顶板下沉量。
可以每米采高每米推进度下沉量S/L/M为比较标准。
第二节 老顶初次来压
一、初次来压的形成：
初采——初次放顶——老顶悬露跨度增大——老
顶断裂——形成平衡结构——失稳——初次来压
初次来压——老顶平衡结构第一次失稳而施加给工 作面以大型压力的过程。
初次来压步距——第一次来压时，工作面距开切眼 的距离（推进距离）。
“砌体梁”对初次来压的解释： 来压时工作面顶板切断情况
2、工序影响：
落煤引起顶板下沉速度增加； 放炮影响范围：上、下15m，剧烈区上、下5m
放顶引起顶板下沉速度增加； 影响范围：上20m下10m 剧烈范围：上15m下5m
落煤、放顶——改变顶板支 撑条件，顶板移 动加强。
注意： 加快推进速度，不能减弱工序对顶板下沉的影响（“甩”掉矿压）。
当顶板比较破碎时，加快推进速度可改善顶板状态。 落煤、放顶两工序要相距10—15m以上。
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矸石充填采煤中的矿压显现规律分析_缪协兴
第24卷第4期2007年12月采矿与安全工程学报Journal of Mining &Safety EngineeringVol.24No.4Dec.2007收稿日期:2007-05-11基金项目:国家重点基础研究发展规划(973)项目(2007CB209400);国家自然科学基金项目(50574090);国家自然科学基金重点项目(50634050)作者简介:缪协兴(19592),男,江苏省江阴市人,教授,博士生导师,工学博士,国家“973计划”项目首席科学家,从事力学与采矿工程方面的研究.E 2m ail :xxmiao @ T el :0516283885058 文章编号:167323363(2007)0420379204矸石充填采煤中的矿压显现规律分析缪协兴1,张吉雄2(1.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州 221008;2.中国矿业大学能源与安全工程学院,江苏徐州 221116)摘要:井下矸石直接用于充填置换“三下”压煤,是绿色开采体系中的重要内容之一.本文简单介绍了综采矸石充填采煤和普采矸石充填采煤方法;在大量矸石碎胀与压实特性试验基础上提出了矸石充填开采等价采高的概念,因而可以用传统矿压理论和地表沉陷预计的方法分析矸石充填开采中的采场矿压和地表沉陷的极限量;通过理论分析和现场实测等得到,矸石充填开采与同类地质条件下非充填开采相比,可显著降低采场矿压与地表沉陷显现的剧烈程度及绝对值,能开采用传统采煤方法无法采出的“三下”压煤.关键词:矸石充填采煤;采场矿压;岩层移动;“三下”开采中图分类号:TD 323;TD 823.7 文献标识码:AAnalysis of St rata Behavior in t he Process of Coal Miningby Gangue BackfillingM IAO Xie 2xing 1,ZHAN G Ji 2xiong 2(1.State Key Laboratory for Geomechanics &Deep Underground Engineering ,China University of Mining &Technology ,Xuzhou ,Jiangsu 221008,China ;2.School of Mining and Safety Engineering ,China University of Mining &Technology ,Xuzhou ,Jiangsu 221008,China )Abstract :The gangue backfilling technology directly using gangue to replace coal buried under buildings ,railways ,and water bodies is very important in green mining.The mining met hods wit h gangue backfilling in bot h t he f ully 2mechanized coal mining (FMCM )and t he convention 2ally mechanized coal mining (CMCM )are briefly int roduced in t his paper.According to a great number of test s on bulking and compaction properties of gangues ,we p roposed t he conception of equivalent mining t hickness in coal mining by gangue backfilling so t hat t he t raditional rock pressure t heory and t he p rediction met hod for ground subsidence may be used to analyze t he maximum values of st rata behavior and ground subsidence.From t heoretical analysis and t he in 2situ measurement ,we have obtained that the coal mining by gangue backfilling may obviously de 2crease the severe degree of the strata behavior and ground subsidence compared wit h t he coal mining wit hout using t he gangue backfilling under t he same geological conditions.What is more ,t he gangue backfilling technology can be used to exploit t ho se coal seams under buildings ,rail 2ways ,and water bodies which can not be mined out by using t raditional mining met hod.K ey w ords :coal mining wit h gangue backfilling ;gro und p ressure around coal face ;strata movement ;mining under buildings ,railways and water bodies采矿与安全工程学报第24卷 矸石充填采煤技术是针对我国煤矿开采存在的“三下”压煤问题、煤矸石排放问题和土地资源问题而开发出来的绿色采煤技术[1]之一,首先在新汶矿区实施并取得成功.目前,全国“三下”压煤达137亿t ,新汶矿区“三下”压煤高达2.67亿t ,占可采储量的70%.全国国有重点煤矿村下压煤52.2亿t.采用条带开采“三下”压煤,采出率只有30%左右.我国煤矿现有矸石山1600余座,堆积量约45亿t ,占地约15khm 2.目前每年矸石产生量约为1.5～2.0亿t ,约占地300～400hm 2.新汶矿区的煤流矸石高达30%～40%.每年由于煤炭开采塌陷土地面积约4万hm 2左右.目前,受煤炭开采下沉影响的土地面积达60万hm 2左右,直接经济损失约20亿元.矸石充填采煤是一种全新的采煤技术,其采场矿压和地表沉陷显现规律[223]与传统开采有着显著的差异,本文着重研究其显现规律和差异比较.1 矸石充填采煤方法1.1 综采矸石充填采煤综采矸石充填采煤的工艺流程为:由井下运矸系统将矸石输送上悬挂在综采支架后部的充填溜子,再由充填溜子的漏矸孔将矸石充入采空区,而综采支架掩护的工作面割煤运煤系统完全与普通综采相同,采煤与充填可实现并行作业.综采矸石充填支架与普通综采支架的区别在于后部不设掩护梁,取而代之的是较短的平直尾梁,并在尾梁上悬挂充填溜子.充填溜子是由刮板运输机底部开设漏矸孔方式设计而成.充填支架和充填溜子井下工况见图1.图1 综采矸石充填井下概况Fig.1 Working condition of undergroundbackfilling in FMCM1.2 普采矸石充填采煤普采充填技术的关键是在单体支柱支护下的采空区布置自行研发的高速抛矸系统,可实现采煤与抛矸充填并行作业.普采矸石充填开采工作面布置见图2.图2 普采矸石充填开采工作面布置Fig.2 Layout of backfilling working face by CMCM 普采矸石充填采煤工艺更能适应复杂的地质采矿条件,在3m 以下的采高情况下,采空区的充实率要高于综采矸石充填.2 采场矿压与地表沉陷规律2.1 矸石的碎胀与压实特性在研究中,采用自行开发的矸石碎胀与压实特性实验装置[426],对取自现场的矸石岩样测试了其多项力学特性.例如:图3a 显示的矸石碎胀系数与压应力关系,图3b 显示的矸石孔隙率与压应力关系,图3c 显示的矸石应力应变关系.图中g 1,g 3,g 5表示不同的矸石颗粒级配.图3 矸石的力学特性Fig.3 Mechanical characteristics of gangues 综合归纳起来,矸石的碎胀系数k 一般为1.30～1.40;矸石的残余碎胀系数k ′一般为1.10～1.15.83 第4期缪协兴等:矸石充填采煤中的矿压显现规律分析为了对比分析采场矿压与岩层移动(地表沉陷)的需要,引出等价采高的概念,即:等价采高为实际采高减去采空区充填矸石压实后的高度.这样,综采矸石充填等价采高H z为H z=h z+(k-k′)(H-h z),(1)式中:H z为综采矸石充填等阶采高;h z为综采矸石充填空顶距;H为实际采高.普采矸石充填等价采高H p为H p=h p+(k-k′)(H-h p),(2)式中:H p为普采矸石充填等阶采高;h p为普采矸石充填空顶距.以新汶矿区实际矸石充填开采为例,一般实测充填开采空顶距为h z=0.30～0.40m,h p=0.20～0.30m. 而当H=2.0m时有H z=0.64m,H p=0.56m. 也就是,当实际采高为2m时,矸石充填开采等同于开采0.5～0.6m的极薄煤层,因而其采场矿压与地表沉陷规律会显著区别于同类非充填开采.2.2 采场矿压显现规律1)支架载荷分析由等价采高的概念,就可很容易推导出充填开采与普通开采的支架载荷之比.支架的极限载荷为冒落顶板的重量,则有综采矸石充填和普采矸石充填支架载荷Q z与Q p分别为Q z=γΔz=αγH z,(3)Q p=γΔp=αγH p,(4)式中:γ为岩层的容重;Δz为综采矸石充填直接顶冒高;Δp为普采矸石充填直接顶冒高;α为冒高与采高之比.因此,以综采为例,充填与非充填开采支架的被动载荷之比η为η=αγH zαγH=H zH. 在新汶矿区,以2m采高为例,则有η=0.25～0.33.2)实测矿压对比对新汶矿区普采矸石充填开采与类似条件非充填普采矿压进行了实测对比,具体结果见表1.从表1中可以看到,充填开采时采场顶板下沉速度、下沉量以及两巷采动影响范围比非充填开采有十分显著的降低.表1 普采矸石充填开采与类似条件非充填开采矿压实测情况T able1 G round pressure comparisonbetw een f illed and unf illed by CMCM比较项目非充面充填面支柱阻力/t平均值最大平均值12.517.313.516.8顶板下沉量/mm平均值最大平均值159.3186.242.559.8顶板下沉速度/(mm・h-1)平均值最大平均值3.799.800.020.07动压影响范围/m平均值最大平均值25.322.610.18.5 对新汶矿区综采矸石充填开采与类似条件非充填综采矿压也进行了实测对比.工作面超前支承压力对比曲线见图4,工作面巷道顶底板及两帮移近量对比曲线见图5.图4 工作面超前支承压力对比曲线Fig.4 Advancing abutment comparisonin workingface图5 工作面巷道移近量Fig.5 Roadway convergence in working face 从图4中可以看到,在工作面前方支承压力对比曲线中,无论支承压力的影响范围还是峰值,充填开采都显著低于非充填开采,峰值仅为非完全开采的20%左右.从图5中可以看到,在工作面巷道采动变形对比曲线中,充填开采的收敛变形明显低于非充填开采,最大收敛变形面积仅为非充开采的30%左右.183采矿与安全工程学报第24卷 2.3 地表沉陷分析在新汶矿区矸石充填开采实践中,其中十分重要的控制指标之一是地表沉陷参数.引入等价采高的概念,采用传统地表沉陷预计方法,分别对综采矸石充填采区和普采矸石充填采区的地表沉陷进行预计和实测分析.综采矸石充填采区在村镇下面,采深700m,采高1.9～2.1m,其地表沉陷预计与实测情况见表2.从表2中可以看到,如非充填开采,地面变形等级则要达到Ⅱ级,必需对村镇实施搬迁;采用矸石充填开采,则地面变形等级仅为经微的Ⅰ级,无需对房屋实施加固或维修.目前,该采区已接近充分采动,实测到的地表变形量很小.表2 某村镇下综采矸石充填地表移动预计与实测T able2 G round movement forecast and measurementaround a tow n in FMCM with gangue b ackf illing比较项目 全高开采预计综采充填预计综采充填实测最大下沉量/mm108042018最大水平变形/(mm・m-1)20.80.01建筑物破坏等级ⅡⅠ 普采矸石充填采区在工业广场下面,采深450m,采高1.6～1.8m,其地表沉陷预计与实测情况见表3.从表3中可以看到,如非充填开采,地面变形等级则要达到Ⅱ级,也即无法实施本区域开采;采用充填开采,则地面变形等级仅为轻微的Ⅰ级,开采对该工业广场的影响不大.目前,该采区已充分采动,实测到的地表变形量很小.表3 某工业广场下普采矸石充填地表移动预计与实测T able3 G round movement forecast and measurement around an industrial squ are in CMCM with gangue b ackf illing比较项目 全高开采预计普采充填预计普采充填实测最大下沉量/mm96518015最大水平变形/(mm・m-1)30.60.01建筑物破坏等级ⅡⅠ3 结 论1)矸石充填开采,既可采用综采方式,也可采用普采方式.在连续的供矸前提下,综采矸石充填采煤可以达到高产高效生产指标.普采矸石充填采煤工艺能适应各种复杂的采矿地质条件,也具有较广泛的推广应用前景.2)运用等价采高的概念,可以将矸石充填开采视为极薄煤层开采,则可用传统矿压理论与地表沉陷预计等方法分析矸石充填开采中的矿压显现和地表沉陷规律.这是一种极限分析方法,得到的支架载荷、巷道变形、支承压力以及地表变形等参数都是其上限值.3)无论是理论分析,还是实测对比,都可看到,实施矸石充填开采后,显著降低了采场矿压的显现剧烈程度和绝对值.例如,显著降低工作面两巷的最大收敛变形量和支承压力的影响范围及峰值,实际中已没有十分明显的周期来压的情况.更为重要的是严格控制了地表沉陷变形量,用传统开采方法需要搬迁房屋的村镇下压煤或无法采出的工厂下压煤也能安全高效和高回收率采出.参考文献:[1] 钱鸣高,许家林,缪协兴.煤矿绿色开采技术[J].中国矿业大学学报,2003,32(4):3432348.QIAN Ming2gao,XU Jia2lin,MIAO Xie2xing.Greentechnique in coal mining[J].Journal of China Univer2sity of Mining&Technology,2003,32(4):3432348.[2] 钱鸣高,刘听成.矿山压力及其控制[M].徐州:中国矿业大学出版社,1991.[3] 何国清,杨 伦,凌庚娣,等.矿山开采沉陷学[M].徐州:中国矿业大学出版社,1991.[4] 缪协兴,茅献彪,胡光伟,等.岩石(煤)的碎胀与压实特性研究[J].实验力学,1997,12(3):3942399.MIAO Xie2xing,MAO Xian2biao,HU Guang2wei,et al.Research on broken expand and press solidcharacteristics of rocks and coals[J].Journal of Ex2 perimental Mechanics,1997,12(3):3942399.[5] 张振南,缪协兴,葛修润.松散岩块压实破碎规律的试验研究[J].岩石力学与工程学报,2005,24(3):4512455.ZHAN G Zhen2nan,MIAO Xie2xing,GE Xiu2run.Testing study on compaction breakage of loose rockblocks[J].Chinese Journal of Rock Mechanics andEngineering,2005,24(3):4512455.[6] 马占国,浦 海,张 帆,等.煤矸石压实特性研究[J].矿山压力与顶板管理,2003,20(1):95296.MA Zhan2guo,PU Hai,ZHAN G Fan,et al.Study on the compaction characteristics of broken coal waste[J].Ground Pressure and Strata Control,2003,20(1):95296.283。
采煤工作面矿山压力显现规律
二、采煤工作面矿山压力显现规律
• 总之，在采空区四周都存在着应力集中现象。 （回风巷、溜子道几乎相等，煤壁明显大于老 塘。） • ⑸由此可见：回采工作面前方的支承压力主要 是由于工作面的采空区上方岩体的重力转移所造 成的。同时，顶板岩梁弯曲下沉作用也会引起工 作面前方煤体中产生应力升高现象（平时表现不 明显，当工作面来压时就会突然地表现出来，岩 层越硬越明显）。 • ⑹当垮落岩块被压倒一定程度后，回采工作面后 方的采空区，同样会出现支承压力。
二、采煤工作面矿山压力显现规律
④两次来压间隔的天数称为来压周期，在此期 间工作面推进的距离称为周期来压步距。 • 老顶初次来压步距与老顶岩层的力学性质、厚 度、破断岩层之间互相咬合的条件有关（一般为 20—35m，个别矿可达60—70m，甚至更大）。 • 由于周期来压时老顶岩梁处于悬臂状态，与初次 来压时老顶处于双支撑状态不同。周期来压步距 比初次来压步距小得多，一般约为5—20m左右， 少数坚硬顶板可达20—30m。 •
三、掘进工作面矿山压力显现规律
如果两帮岩石节理发育、岩性较软，则 在两帮支承压力作用下，两帮岩石沿着斜 面垮落下来，这就是片帮。 • C、巷道底压。巷道产生侧压，获得新 的平衡后，新的自然平衡拱仍然把压力传 给两帮，再传给底板。当底板岩石强度较 低时，底板岩石就会向上移动，形成底膨。 •
• • 2、影响采场矿压显现的岩层组成 对采场矿压显现有明显影响的岩层，由直接顶 和老顶两部分组成。 • A、直接顶 其作用力必须由支架完全承担， 它由泥质页岩、页岩、矿质页岩等组成。 • B、老顶 由一层或几层岩层（岩梁）组成，它 对采场矿压显现有明显影响，其运动的作用力 （岩层重量）不由支架全部承担（支架承担老顶 作用力的大小，由对岩梁位态控制要求决定）， 它由砂岩、石灰岩、砂砾岩等组成。
综采工作面矿压显现规律实测研究
块（ ３个表 ） 双针 防震压 力表 和一 块 Ｋ Ｂ Ｊ … ６ ０ １ １ Ｉ 综 采
压力记 录仪 （ 记 录液压支架工作阻力变化情况 ） ， 测线布
置见 图 １ 。
８ ． ８
５ － ８
７． ６
５ ８ ７ ８ ． ６ Ｏ ４０ ７ １ ． ９ ５
６１ １ ２ ． １ ８ ６０ ５ ３ ． ７ ９ ６１ ３１ ． ６ ５ ４０ ７ｌ ＿ ９ ５ ４ ０ ７１ ． ９ ５ ４ ０ ７１ ． ９ ５
ｌ １ ． １
６１ ７ ０ ． ５ ８
６０１ ４ ． ８ ５
４０ ７１ ． ９ ５
４０ ７１ ． ９ ５
１ ． ５ ２
１ ． ４ ８
１ ０ 号 ９ 号
８ 号
７ 号
６号
５号
４ 号
３ 号
２ 号 １ 号
５
机尾
机 头
图 １ 工作面测线布置 图
平均 ２ １ ． ９ ３
第３ ３ 卷 第３ 期 ２ ０ １ ３ 年３ 月
ＶＯＩ Ｊ ３ ３ ＮＯ 。 ３
山 西 煤 炭 ＳＨＡＮ Ｘｌ ＭＥＩ Ｔ ＡＮ
Ｍ ａｒ ２０１ ３
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ０ ５ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ４ ５ — ０ ３
综采工作面矿压显现规律实测研究
８ ． ７ ２
９ ． ９ ０ ５ ９ ６ ７ ． ８ １ ４０ ７ １ ． ９ ５
１ ． ４ ７
３ 观测结果分析
３ ． １ 顶板来压特征分析
２ ） 现场实 际观测表 明 ， 老顶初次来 压 ， 老顶周 期来 压， 沿工作 面方 向不是 同时来压 ， 而 是呈现分段 局部来
充填采矿矿压显现与岩层移动规律研究
充填采矿矿压显现与岩层移动规律研究当前，全国“三下”压煤问题突出，解决村庄压煤问题十分紧迫。
冀中能源峰峰集团通顺矿业公司通过开展矸石似膏体充填不迁村开采保护煤柱的研究与试验，为探索解放村庄等煤柱的技术找到了新途径。
标签：充填开采矿压显现岩层移动保护煤柱规律冀中能源峰峰集团所在的峰峰矿区有130多年开采历史，“三下”压煤量大面广，严重制约矿井生产接续。
如何解放村庄压煤是一个十分重要、又迫切需要解决的难题。
峰峰集团通顺矿业公司开展的矸石似膏体充填不迁村开采金村和工业广场附近保护煤柱的研究与试验，为探索解放村庄等煤柱找到了一条新途径。
1 项目研究内容1.1 充填法采矿顶底板岩层力学性质演化规律研究针对峰峰公司矿区煤炭赋存的条件，进行充填法采矿时顶底板岩层力学性质演化规律研究，研究直接顶、老顶、直接底、老底在充填法管理采空区后力学性质的演化规律，为弄清充填法采矿矿压控制与岩层移动规律提供理论支持。
1.2 充填法采矿充填料力学及变形特性研究系统研究充填法采矿的力学性质及变形规律，研究充填料的密实性、碎胀性、强度及充填后变形特性，弄清所用充填材料的性质，为研究充填后采空区顶底板演化规律提供依据。
1.3 充填法采矿矿山压力显现以及上覆岩层移动规律研究系统研究充填法采空后采空区矿山压力及岩层的移动规律、采煤工作面矿压显现及煤壁变形移动规律，弄清充填法采矿的矿山压力及岩层的移动规律及对采煤工作面煤壁产生的影响。
1.4 充填法采矿对底板影响范围及程度研究系统研究充填法采矿对底板影响范围及程度，研究充填法采矿底板内应力场演化、变形及内部结构变化程度及范围，弄清相应的规律。
为制定充填法采矿制定合理的底板管理措施提供理论支持。
2 主要研究成果2.1 充填材料配比优化对峰峰集团所在地附近的充填材料的来源进行了详细的调查、取样。
根据现场充填过程中发现的问题，对充填料进行了优化研究，优化后的充填料配比如下：骨料为陶矸或细粒新鲜煤矸石，粒径介于5~10mm；水泥：粉煤灰：煤矸石=1：4：15；质量浓度为72～75%；复合减水剂添加量为1.0-1.5%（水泥与粉煤灰质量和的百分比）；7d充填体强度应不低于0.7Mpa。
综采工作面矿压显现规律浅析
等综合分析后发现 ， Ｉ 测 区与Ⅶ测 区矿压显 现具有滞 后性 ， 滞后距离约 ｌ ０— ５ ０ ｍ。 Ⅱ测 区 初 次 来 压步 距 平 均为 ５ ０ ． ０ ３ ｍ， 周期 来压 步平 均为 １ ２ ． １ ５ ｍ。 １ １ Ｉ 测 区初次 来 压 步距平 均 为 ４ ９ ． ７ ３ ｍ， 周 期来压 平 均为 １ １ ． ８ ５ ｍ。１ Ｖ 测 区初次来 压 步距 平 均 为 ４ ９ ｍ， 周 期 来 压 步距 平 均 为 １ ０ ． ８ ８ ｍ。 Ｖ测 区初 次 来 压 步 距平 均 为 ４ ９ ． ３ ｍ， 周期 来 压 步距 平均 为 １ １ ． ２ ８ ｍ。 Ｖ Ｉ测 区初 次 来 压 步 距平 均 为 ５ ２ ． ６ ｍ， 周 期来 压步距 平 均为 ｌ １ ． ３ ５ ｍ。
直接顶 为 粉 砂 岩 ， 局部 为泥
，
厚２ ． ６ ０～ ８ ． １ ４ ｏｏ ｔ 厚０ ． ２ ５～ ０ ． ４ ８ ｍ。
粉砂岩夹 ｏ
．
薄至 中厚 层 状 ， 易 随 开采 垮 ２～ ｏ ． ４ ８ ｍ。 落顶板
，
煤层 底板 粉砂岩及泥岩 １
．
７ ～１ ． ８ ２ｍ
底板为粉砂 岩及 泥岩 厚 １ ． ７ ０
１ ２ ． １ ５
１ ５ １ ４ ． ８ ９ ． ３ １ ２ ． ９ ８ ４ １ ０ ． ７ １ ０ ４ １ １ ． ３ １ １ ． ６ ０
５ ４
１ ｌ ｌ
４ ９
４ ９ ． ２
１ ９
１ ４ ． １ １ １ １ １ ２ ． ９ ９ ． ６
综采工作面矿压显现规律浅析
杨 文清 （ 陕西南梁矿业 有限公司 ， 陕西 榆林 ７ １ ９ ４ ０ １ ）
综采工作面矿山压力显现规律分析
随着我 国对煤炭需求 量的不断增加 ， 综采工艺也不 断完善 ， 同时对 于综采 工作 面矿 山压力规律 的研 究也在不 断进行 ， 许 多学者都进 行 了 大量综采工作 面相关 的研究 ， 郭周克” 为提高薄煤层 资源采 出率和开采 效率， 采用理论分 析和工业试验 的方法 ， 对薄煤层 综采 自动化 配套装 备 开采技术进行研究分析 ， 研制 了适应于薄煤层的综采液压 支架 、 采 煤机 和刮板输送 机 ； 夏艳华 为研究 大采高长工作 面地表移 动变形规律 ， 采 用数 值模拟 、 理论分析 及现场实测 的方法分析 大采高工 作面长度变 化 时对 地表移 动变形规律 的影响 ， 得 到大采高工 作面覆岩 压力平衡拱 达 到极 限状态 而发生失稳破 坏的临界 条件和地 表移 动变形特 征参数 ； 左 建平等 为得到厚煤层大采高综 放开采煤岩体 冒落规律 ， 采用改进 的非 连续变形数值 模拟分析软件研究 不同回采阶段大采高综放开采工作 面 的应力 场及 煤岩体运移规律 ； 李龙生 等 为有效预防综采放顶煤工作 面 过特 大断层 时造成的采 出率低 、 采掘衔 接矛盾等问题 ， 对厚煤层综放工 作面过 特大断层技术实践进行探讨 ； 尹 希文 等 针 对浅埋深综放工作 面 矿压显 现剧烈 、 安 全阀开启频繁 的问题 ， 对平朔 井工三矿 ３ ９ １ ０ ７ 浅埋深 综放工作 面支架工作状况进行分析研究 ； 李建 民等［ ６ １ 简述 了我 国煤炭综 采技术发展历 程 ， 在介绍 当前我 国有代表性 的液压支架 、 采煤机输送机 等先进 现代化综采 设备 的基础 上 ， 总结 了我 国在 薄煤 层 、 中厚煤 层 、 充 填开采 以及复 杂地 质条件下的综采工艺和应用情况 ； 刘见 中等 为 了提 高煤炭 资源开发利 用水平 ， 以实现煤炭 资源的科学 开采和科学 产能为 目标 ， 系统分析 了我国煤矿在 资源利用安 全生产生态 环境职业 危害等 方面存 在的问题 。基 于此 ， 笔者针对 某矿 ２ ３ ０ １ 综采工作 面矿山压力进 行研究 ， 以期达到矿井安全高效 回采 的 目的。
综采工作面的矿压显现规律与控制技术
度 快 ，来压 的 间隔时 间相应缩 短。③整 个工作 面 的来 压时
间趋 于一致 。对工 作面三 个部位 的观测 表 明，来压步 距最
２ ０ ．０ ２ ０ 。０ ３ ｏ ．０ ２ ５ ．８ ｌ４ 。６ １２ ． ５ ４ ．５ 嘲 ２ ４ ２ ．０ ４５ ５ ４ 鼬瞳０ ０ ３ ０． ５ ６５ ９ ３ ３． ０ ３ ３７ ３ ． 蚰７∞ ２ ∞ ｌ 。 ＆０ １ 氟∞
岩 ；戊 。 煤层平 均厚度 为３ ３ ，煤 层含 １ 层夹矸Байду номын сангаас，直 接 项 ．ｍ ～３
综采工作面的矿压显现规律与控制技术
刘红 宾 李 强
（ 煤 集团公 司，河 南 平 顶 山 ４ ７０ ） 平 ６ ０ ０
摘
要 ：文章对煤矿 综 采工作 面的矿 压显现作 了实际、细 致 的 描 述 ， 分 析 了造 成 这 种 显 现 象 的 根 本原 因 ，并 提 出 了控 制
其 的新技术 。
压 时，中部支架最 大载荷平均４ ８ ． ｋ ／ ，为支架 额定工 ４８６ｎ架
作 阻力 的８ ． ８ 。可见来压 时支架 的利 用率很 高 ，充 分发 ９０％
挥 了其 支 护 效 能 。
目 影＿； 动载蓐数 兼压时Ｐ ＿ 翻自 哺 ・ 檠 兼压时Ｐ ・ ‘ ／ 集 束压舻既
ｉ ｊ ．， — 睦幸 ， ｊ卜 艚 薜 柬 阻 力 ｝ ： ￥ ． 闻抽 授 Ｚ 捧 疆 力Ｐ ｍ 一 寸 ‘
层均 有０ ｍ ～３ 的炭质 泥岩 伪项 、 煤 层倾角 １。 ～１ 。 ，平 Ｏ ５
综采工作面回采巷道矿压显现规律分析
综述与专论2019·0825当代化工研究Modern Chemical Research综采工作面回采巷道矿压显现规律分析＊李洪伟（阳泉市南庄煤炭集团有限责任公司 山西 045000）摘要：为了深入研究在工作面回采过程中巷道两侧的矿压变化规律，本文以某煤矿6208工作面为研究对象，对巷道的帮部和顶板的位移变形量、顶板的离层量以及巷道的应力值进行了现场监测，研究表明巷道的变形量和应力值与测点与工作面距离有关，在工作面距离测点65m处时，变形量和应力值均会开始突然增大，当距离达到22m时，应力值达到最大值。
同时，研究得出62081巷道受采动影响比62082巷道更大。
关键词：回采工作面；变形量；离层量；应力值中图分类号：T 文献标识码：AAnalysis on the Law of Mine Pressure Appearance in Remining Lane of ComprehensiveMining SurfaceLi Hongwei(Yangquan Nanzhuang Coal Group CO., LTD., Shanxi, 045000)Abstract ：In order to study the change of mine pressure on both sides of the roadway during the remining process, 6208 working face of a coalmine was taken as the research object. The displacement and deformation of the upper part of the roadway and the top plate were monitored on the spot. The study showed that the deformation and stress value of the roadway are related to the distance between the measuring point and the working surface. When the working surface is 65 M away from the measuring point, Both the deformation amount and the stress value will begin to increase abruptly. When the distance reaches 22M, the stress value reaches a maximum value. At the same time, it is found that the impact of mining on the 62081 roadway is greater than that of 62082 roadway.Key words ：rework face ；deformation ；off-layer quantity ；stress value引言我国是一个能源大国，而煤炭则是中国能源结构中的主力军。
深部矿井综采工作面矿压显现规律及控制
深部矿井综采工作面矿压显现规律及控制高争(平顶山工业职业技术学院，河南 平顶山 467012)摘要：本文主要针对深部矿井中老顶岩层厚、应力高以及煤层易自燃等情况，采用现场观测及矿压监测设备进行了深入监测，并通过分析采场来压，支架受力以及工作阻力等对综采工作面的矿压规律显现进行归纳分析，对顶板的初次来压与周期来压强度进行了确定。
最后从巷道布置优化与巷道支护改进两个方面对矿压的控制进行了讨论。
关键词：深部矿井；综采工作面；矿压显现规律；控制策略0 引言在我国的煤炭开采中，随着开采深度的加深，矿山压力的显现也愈来愈明显。
如何对矿压的显现规律进行准确分析，并由此制定有效的控制策略是我国煤矿企业普遍关注的问题。
目前，对于矿压显现规律的认识主要是通过实测的方式进行，但由于该测量方法非常容易受到周围地形条件的影响[1]。
本文在分析过程中，通过结合综采工作面的实际情况，对矿压观测的方法进行了详细分析，并对顶板的来压规律进行了实测分析。
在此基础上，通过对巷道的布置进行优化，使其尽量避开煤柱的集中应力、构造集中应力及采动应力，同时，对于传统的巷道支护形式进行了改进，使其既能够加固围岩，又能够增加支护力，从而对矿压起到了较好的控制效果。
1 综采工作面概况本综采工作面是西侧为采区的下山保护煤柱，东侧为井田边界的保护煤柱，北部为综采的工作面，南侧为未采的综放工作面。
综采工作面的走向长度为1356m，可开采长度为1245m。
整个工作面的倾宽度为188m，表面标高为+510-+524m，煤层的顶板高程为-295- -336m。
该煤层为中侏罗统义马组2-2煤，煤种则为低变质的长焰煤，走向111°-136°，倾向度201°-228°，而倾角为10°-17°，平均为11°。
该区域煤层厚度为6.6-9.8m，平均厚度为6.8m。
煤层的结构较为复杂，其中下部含有夹矸0-5层，每层厚度为0.1-0.3m，为不稳定煤层。
薄煤层泵送矸石充填开采矿压显现规律研究
矸 石 充 填 开 采 是 绿 色 开 采 技 术 的重 要 组 成 部 分， 是解 决 煤 矿开 采环 境 问题 的理 想 途径 ， 是解 决 村 庄 等建 筑物 下 大量 压 煤 开采 问题 的 迫切 需 要㈣ 。针 对 北宿 煤矿 薄 煤层 ， 岩巷 、 煤 岩 巷 道掘 进 量 大及 建 半 筑 物下压 煤 问题 突出 的实际情 况 ， 决定 利用矸 石 输送 泵 输送 矸石 充填 采 空 区 ，０ １年 １ ２１ ０月 ３ ０日， 北宿 在 煤矿 Ｃ６ １ １６ 工作 面通过 工业 性试 验 ， 得 圆满成 功 。 顶 梁等 的掩 护下 ， 利用矸 石 等 固体 废 物实现 采 空
单体支柱在初次来压 、 周期来压期 间以及每班安全 阀 的 开 启 率 ，切 顶 液 压 支 架 的工 作 性 能 和 易 损 部 位； 统计 好 采 场 的 推 进 度 （ 切 眼 位 置 开始 ）来 压 从 、 时 间 、 压 强 度 ； 计 观 测 顶 板 破 碎 度 及 切 顶 液 压 来 统 支架 、 单体支柱钻底量（ 区内） 测 。
力 增 大 ５ ．％， 压 切 顸 支架 末 阻 力增 加 ８８ ， 架活 柱 缩 量增 大５７ ， ４８ 液 ． 支 ％ ． 支护 强 度 基 本 相 ％
等， 来压 强度 减 小 ２ ％ ， ８ 周期 来压 步距增 大 ２ ‘ 初 次 来压 步距增 大 １ ％。 ７３ ％， ２ 关键 词 薄煤 层 ； 矸石 充 填开 采 ； 矿压 显现 规律 中图分类 号 ：Ｄ ２ 文献 标志 码 ： 文章编 号 ：０ ９ ０ ９ 【０ ２ ０ — ０ ２ ０ Ｔ ３３ Ａ １ ０ — ７ ７ ２ １ ）４ ０ ６ — ３
摘 要 为有力地配合北宿煤矿薄煤层泵送矸石充填开采工业性试验 ，更好的为今后 薄煤层充填开采提供 可靠依据， Ｃ ６ １ 在 １６ 充填开采工作面进行 了矿压观测 ， １６ 充填开采 Ｃ６ １ 工 作 面与 １６ ８ ３采 用全 部垮 落法 开采 工作 面相 比 ， 顸底 板 移近 量 增 大 １． ， 体 支柱 末 阻 １％ 单 ４
原生矸石充填工作面矿压规律研究与分析
原生矸石充填工作面矿压规律研究与分析为研究原生矸石充填开采矿压显现规律，以翟镇煤矿7203E工作面充填开采为研究背景，在7203E轨道巷、运输巷每隔50m布置一测点，采用一系列矿压设备检测充填开采时工作阻力的变化情况，通过对比相似条件下垮落法开采的矿压情况，得出两巷的支柱阻力峰值在距煤壁约8m处，两巷的平均阻力峰值为17.1MPa，超前支承应力影响范围约为23m。
该研究可为原生矸石充填开采矿压研究提供一定的借鉴意义。
标签：原生矸石；充填开采；充填工艺；矿压显现1工程背景7203E工作面位于七采轨道东侧；南临7202E工作面，已回采完毕；东临DF3断层（倾角70°，H=0-25m）；北临F19断层（倾角70°，H=0-95m）。
工作面采高2.15m，走向长578m，倾斜长92m，平均采深600米，工作面采用原生矸石充填，综合机械化开采，老顶为细沙岩，平均厚度18.5米，灰黄色，较软，f=3.0，直接顶是由砂岩互层、灰黑色粉砂岩及煤2上2分层构成的复合顶，平均厚度为5.72米。
直接底为灰色-灰白色细砂岩，平均厚度7.85米，成分以石英为主，颗粒均匀，分选佳，胶结物以硅质及泥质为主，孔隙胶结，细水平层理，f=4.0。
基本底为灰白色中砂岩，平均厚度6.05米，以石英为主，含少量粉砂岩包裹体，多薄层状，层理发育，构成楔形及交错层理，平行层面分布。
2 工作面充填工艺工作面矸石充填工艺是依靠充填式液压支架配合SGZ—630/264型充矸刮板输送机实现的。
具体操作如下：各地点来的矸石从工作面的轨道巷通过充矸刮板输送机运至工作面采空区，输送机开设卸料孔，矸石通过卸料孔进行从溜尾至溜头，再从溜头至溜尾的反复充填，在矸石充填过程中，由于充填输送机运矸石负荷较大，因此必须避免受力峰值的产生。
同时，为保证充填效果，输送机配备压实机构，将充填矸石进行推压夯实，确保充填矸石在接触到采空区的顶板时仍能够继续充填已达到一定的致密度。
矸石充填采煤技术对矿压规律的影响分析
矸石充填采煤技术对矿压规律的影响分析1. 引言1.1 研究背景矸石充填采煤技术是一种在煤矿采煤过程中利用矿石矸石进行充填的技术。
随着煤矿规模的扩大和煤炭资源的逐渐枯竭，煤炭采煤工作面的开采难度和风险也在逐渐增加。
矿压问题是煤矿生产中一直存在的难题，特别是在深部采煤工作面，矿压导致的地压灾害严重影响了煤矿的安全生产。
传统的矿层支护和采空区充填等技术难以有效地控制矿压，而矸石充填采煤技术的出现为煤矿煤层压力的控制提供了一种全新的思路。
通过在采煤工作面进行矸石充填，可以有效地提高煤层的支撑能力，减轻地面压力，降低矿压危害，实现矿压的控制和管理。
矸石充填采煤技术对矿压规律的影响成为了煤炭地质工作者和矿井管理者们关注的热点问题。
本文旨在通过对矸石充填采煤技术的影响机制和实例分析，探讨这一新技术在矿压规律中的作用，为煤矿矿压控制提供理论和实践支持。
1.2 研究目的研究目的主要是分析矸石充填采煤技术对矿压规律的影响，探讨其在矿压控制方面的应用和优势，进一步揭示矸石充填采煤技术在煤矿安全生产中的作用。
通过深入研究，旨在为煤矿生产提供科学的参考和决策依据，提高矿山的开采效率和安全性。
通过对矸石充填采煤技术的影响机制和实例分析，可以揭示其对矿压规律的影响机制，为矿山管理者和工程技术人员提供有效的指导和对策。
研究矸石充填采煤技术的优势和局限性，有助于更好地评估该技术在矿压控制中的应用前景和适用性，为煤矿工程的发展提供理论支持和实践指导。
1.3 研究意义矸石充填采煤技术能够有效减轻采空区的矿压，降低煤矿开采所带来的地表沉降和地表裂缝的风险，保障矿山周边地区的安全稳定。
矸石充填采煤技术能够提高矿井的采煤效率，减少煤矿资源的浪费，有效延长矿井的寿命，增加煤矿的经济效益。
通过对矸石充填采煤技术对矿压规律的影响进行深入研究，可以为深部煤矿的安全生产提供理论指导和技术支撑，为我国煤矿行业的可持续发展做出贡献。
深入探讨矸石充填采煤技术对矿压规律的影响，具有重要的理论意义和实践价值。
大倾角综采工作面矿压显现规律_马明
88 28 14. 1
32 14. 8 2. 16
2. 4 工作面上、下巷超前支承压力分布 该面上、下巷均为梯形断面, 工字钢棚支护, 其规格为: 梁×腿= 3. 2×3. 2m。 上风巷支柱载荷、顶底板及两帮移近量曲线见图 1。 从图 1 可以看出, 在工作面前方 30m 以外, 巷道支架变形量较小, 巷道断面基本上未发
壁出现片帮现象, 顶底板及两帮相对 移近量急剧增加, 巷道断面缩小, 在
此 阶 段, 顶 底 板 相 对 移 近 速 度 为
28mm / d, 两帮为 21mm / d, 在此范围
内, 巷道压力显现较剧烈, 为超前压
力峰值区, 即图中Ⅲ段。
下风巷的情况与上风巷类似, 在
工作面前方 25m 以外, 为压力显现 微弱区。在工作面前方 10～25m 范
板相对移近速度为 24. 1mm/ d , 两帮为 25mm/ d , 巷道矿压显现较为剧烈, 为超前压力峰值区。
由此可见, 上风巷的上下帮移近量及顶底板移近量较下机巷为大。由于本工作面煤层倾角较
大, 巷道受侧向压力较大, 因此巷道两帮移近量较大, 支架棚腿变形较为严重。从观测曲线
可以看出, 上风巷应超前 30m 加强支护, 超前 15m 替棚, 下机巷应超前 25m 加强支护, 超前
1 工作面概况
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ZHANG Ji鄄xiong1,2 ,WU Qiang1,2 ,HUANG Yan鄄li1,2 ,ZHOU Yue鄄jin3
1摇 充填综采顶板运动特征分析
矸石充填综采采煤工艺与传统综采相同,充填工 艺则通过运矸系统将矸石运至液压支架后顶梁下充 填。 随着矸石充填综采工作面的推进,直接顶达到其 垮落步距时发生垮落,由于矸石充填体与破碎直接顶 的碎胀性,基本顶未发生破断时已经与破碎的直接顶 接触。 当达到基本顶的垮落步距时,破断的基本顶受 破碎直接顶支撑力的作用,其给予支架、煤壁等的动 载系数将减小,且与采高、充填欠接顶量和矸石碎胀 系数等参数相关。
滓2 为直接顶、充填体所受的压实力,MPa。
破碎直接顶和充填体的压实量关系以及二者压
实力的关系为
滓1 抑 滓2 = q = 酌h,驻 = 驻1 + 驻2
(3)
式中,驻 为基本顶的沉降量,mm;h 为基本顶至关键
层的距离,m;酌 为基本顶上覆岩层的平均容重,kN / m力学模型 Fig郾 2摇 Mechanical model of key rock block for main roof
岩块覆岩的压力记作 q = 酌h,其中,酌 为基本顶上 覆岩层的平均容重;h 为基本顶至主关键层的距离; 左端铰支处受力记作 FAx、FAy;右端的滚轴约束记作 FBx ,由于水平方 向 的 挤 压 作 用 而 产 生 垂 直 方 向 上 的 摩擦力记作 FBy;岩块下部充填体对岩块的支撑作用 力记作 q(x),由于工作面支架的存在,q(x)作用范围 为 L-L忆,如图 3 所示。
(2007B003) 摇 摇 作者简介:张吉雄(1974—) ,男,宁夏中卫人,副教授,博士。 E-mail:zjxiong@ 163郾 com
2
煤摇 摇 炭摇 摇 学摇 摇 报
2010 年第 35 卷
进,其矿压显现规律有别于传统采煤方法[2] 。 本文 以矸石充填综采为例,采用理论分析与现场实测方法 分析矸石充填综采工作面矿压显现规律。
(1郾 School of Mines,China University of Mining & Technology,Xuzhou摇 221116,China;2郾 State Key Laboratory of Coal Resources & Mine Safety,China Uni鄄 versity of Mining & Technology,Xuzhou摇 221008,China;3郾 School of Environment Science and Spatial Informatics,China University of Mining & Technology, Xuzhou摇 221116,China)
Abstract:Based on the analysis of the moving characteristics of overlying strata in backfilling with fully鄄mechanized coal mining technology,the mechanical model of key stratum in main roof was founded,and according to the compac鄄 ted deformation law of waste fillings and cracked immediate roof,the mechanics related formula of supporting intensity in backfilling with fully鄄mechanized coal mining technology face was concluded. Contrasted with tradditional fully鄄 mechanized coal mining technology,the supporting intensity correcting factor 浊 in backfilling with fully鄄mechanized coal mining technology face was adhibited,and according to the theoretical analysis,the 浊 ranged from 0郾 49 to 0郾 84 while the mining height varied from 1郾 6 to 3郾 5 m. The supporting intensity in backfilling with fully鄄mechanized coal mining face was weaker than that in tradditional fully鄄mechanized mining face. Real engineering application prove that there is no obvious strata pressure behavior in backfilling with fully鄄mechanized coal mining face. Key words: waste; backfilling with fully鄄mechanized coal mining technology; strata pressure behavior; mechanical model;supporting intensity;correcting factor
摇 第 35 卷摇 增刊 摇 2010 年 8 月
煤摇 摇 炭摇 摇 学摇 摇 报 JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETY
摇 摇 文章编号:0253-9993(2010) S0-0001-04
矸石充填综采工作面矿压显现规律
Vol. 35摇 Sup. 摇 Aug. 摇 2010摇
张吉雄1,2 ,吴摇 强1,2 ,黄艳利1,2 ,周跃进3
图 3摇 基本顶关键块受力分析 Fig郾 3摇 Mechanical analysis of key rock block for main roof
2郾 2摇 基本顶关键块力学分析
矸石充填体以及直接顶破碎岩体压实过程中的
变形量 驻 与压实力 滓 之间为非线性关系[7-8] ,即
滓 = ae驻b
(1)
摇
q( x) dx
-
qL2 2
=
0
摇 摇 图 3 所示梁右端水平推力 FBx 以及 B 处摩擦力
FBy 的关系为
FBy = fFBx
(10)
式中,f 为岩块之间的摩擦因数,一般可取 0郾 3。
最终可得
Pc
=
FAy S
=
酌hL(0郾 15L - 驻B) (0郾 3L - 驻B) S
+
( a a e ) ( b + b2 1
b1 b1b2驻LB 2
1 b1 +b2
1
(0郾 3L - 驻B) S
b2 )
(1郾 中国矿业大学 矿业工程学院,江苏 徐州摇 221116;2郾 中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏 徐州摇 221008;3郾 中国矿业 大学 环境与测绘学院,江苏 徐州摇 221116)
摘摇 要:在分析充填综采顶板运动特征的基础上,建立了充填综采基本顶关键块力学模型,并通过 分析矸石充填体与破碎直接顶压实变形规律,推导出了充填综采工作面支护强度力学关系式。 对 比传统综采,引入了充填综采工作面支护强度修正系数 浊,理论分析得出工作面采高变化在 1郾 6 ~ 3郾 5 m 时,修正系数 浊 的变化范围为 0郾 49 ~ 0郾 84,得出充填综采工作面所需支护强度明显小于传统 综采的结论。 现场工程应用进一步证实了充填综采工作面没有明显的矿压显现。 关键词:矸石;充填综采;矿压显现;力学模型;支护强度;修正系数 中图分类号:TD823郾 7摇 摇 摇 文献标志码:A
b1 +b2 b1 +b2
摇 摇 根据支架的平衡关系
(8)
移 ìï Fx = FAx - FBx = 0
移 乙 ï
L
ï ï
Fy = FAy + FBy + q( x) dx - qL = 0 L忆
移 乙 í
L
ï ï
MB = FAx 驻B + FAy L + ( L - x) 伊 L忆
(9)
ï îï摇
对于长壁综采工作面,沿工作面推进方向力学问 题简化为平面应变问题[3] 。 基本顶上部载荷简化为 铅直均布力 q ,如图 1 所示。
图 1摇 基本顶铅直均布力 q 作用下覆岩结构 Fig郾 1摇 Structure of overlying strata under the action
of vertical loading in main roof
持续发展亟需的核心技术。 目前,此项技术主要包括 综采矸石充填、普采( 或炮采) 矸石充填与掘巷充填 技术等,且均在工程实践中成功应用[1] 。
矸石充填采煤技术是在充填液压支架后顶梁或 铰接顶梁等的掩护下,利用矸石等固体废物实现采空 区的有效充填,充填采煤工作面相当于开切眼整体推
收稿日期:2010-01-25摇 摇 责任编辑:常摇 琛 摇 摇 基金项目:国 家 自 然 科 学 基 金 重 点 资 助 项 目 ( 50834004 ) ; 江 苏 省 创 新 学 者 攀 登 项 目 ( BK2008007 ) ; 中 国 矿 业 大 学 科 技 基 金 资 助 项 目
式中,a、b 为矸石压实特性相关的系数。
由此可知,破碎直接顶和充填体压实曲线关系为