坚硬顶板煤层一次采全高矿压显现规律研究
坚硬顶板的一般矿压特点与控制方法
坚硬顶板的一般矿压特点与控制方法作者：庞才龙来源：《中国科技博览》2016年第09期[摘要]坚硬顶板的回采工作面在煤层开采后顶板大面积悬露而不易垮落，造成工作面来压步距长矿山压力显现剧烈，严重时甚至发生矿震，因而对工作面的回采安全形成极大的威胁，本文通过了解坚硬顶板采场矿山压力显现特征提出了控制坚硬顶板工作面的方法。
中图分类号：TD327.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0391-01一引言坚硬顶板是指煤层顶板岩石强度和弹性模数高、节理裂隙不发育、厚度大、整体性强、自承能力强的顶板。
煤层开采后顶板大面积悬露而不垮落，工作面初次及周期来压步距大，顶板来压时压力大。
坚硬顶板采场与普通采场矿山压力显现的主要差别是周期性来压强烈，因此，掌握坚硬顶板采场矿山压力基本规律，有针对性的采取措施有效控制，是采场安全生产、消除重大顶板事故的关键。
二我国工作面的顶板分类随着煤矿生产技术的不断发展，回采工作面机械化程度的提高，80年代初，为了改善顶板管理，我国颁布了新的《缓斜和倾斜煤层回采工作面顶板分类》方案[2]。
该方案首先明确了伪顶、直接顶、基本顶的基本概念，然后按稳定性将直接顶分为四类见表1，按来压强度将基本顶分为四级见表2，最后由两者类级别的不同组合，将采场顶板分为11类，其中属于坚硬顶板的有Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅲ4、VI4五类，表3。
这种分类方法中的强度指数为。
式中Rc-岩石单轴抗压强度，MPa；捣碎法测定时，按表4计算。
C1-节理裂隙影响系数C2-分层厚度影响系数表4 捣碎法测定Rc的计算表我国现行的这种顶板分类对Ⅲ级来压强烈顶板有了较细的划分，但Ⅳ级顶板太笼统，而且控制方法也未加区别，针对性不强。
在Ⅲ级顶板中，Ⅲ1、Ⅲ2类可以用全部垮落法，Ⅲ3、Ⅲ4类必须强制放顶，显然不够确切，因为l、2类顶板只表明了它的直接顶稳定性差，并不表明岩层的厚度大小，从0.3～5的N值变化范围很大，其中25～50 m来压步距的顶板必有来压强烈，甚至极强烈的。
坚硬顶板分类及采场矿压显现规律研究
前言 (1)一坚硬顶板分类目的 (1)二我国坚硬顶板分类简述 (1)三坚硬顶板采场矿山压力显现特征 (2)四坚硬难跨顶板的处理方法 (5)五参考文献 (8)坚硬顶板是指顶板岩石强度和弹性模数高、节理裂隙不发育、厚度大、整体性强、自承能力强、煤层开采后采空区大面积悬漏而采空区在短期内落的顶板。
坚硬顶板采场与普通采场矿山压力显现的主要差别是周期性来圧强烈，因此，掌握坚硬顶板采场矿山压力基本规律，针对性的采区措施有效控制，是采场安全生产，消除重大顶板事故的重要关键。
一、坚硬顶板分类目的顶板控制不仅要了解煤层之上各个岩层本身的物理力学性质，更重要的是还要掌握采场上覆岩层对开采有影响的各岩层总的力学特性，以便针对性地确定采场顶板的控制方法，这就是研究采场顶板分类的目的二、我国坚硬顶板分类简述随着煤矿开采技术的不断发展，回采工作面机械化程度的提高，80年代初，为了改善顶板管理，我国颁布了新的《缓斜和倾斜煤层回采工作面顶板分类方案》。
该方案首先明确了伪顶、直接顶、老顶的基本概念，然后按稳定性将直接顶分为四类，表1-1；按来压强度将老顶分为四级，表1-2；最后由两者类别的不同组合，将采场顶板分为11类，其中属于坚硬顶板的有Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅲ4、Ⅳ4五类表2-6。
表1-1 直接顶分类表1-2老顶分类∑h-直接顶厚度，m。
M-采高，m。
1-3 我国顶板分类三、坚硬顶板采场矿山压力显现特征坚硬顶板的硬、整、厚的工程力学性质决定了其有如下显著的采场矿山压力显现特征。
1、周期性的破断来压步距大，动载系数高坚硬顶板的一大特点就是煤层采出后，采空区上方的顶板不能及时垮落，当悬漏较大面积后，才突然破断冒落。
根据统计，初次冒落的面积一般在3000m2以上，而周期冒落面积一般在1500m2以上，对于长壁采场来说，初次来压步距一般在30m以上，整体性强的顶板往往呈正方形的悬漏面积时，顶板活动产生的压力最大，也就是说工作面长度和来压步距近似相等时，往往易发生工作面开采过程中的顶板最剧烈活动。
浅析大采高综放采场矿压显现规律
浅析大采高综放采场矿压显现规律摘要:大采高综放开采技术因其特殊的优势,越来越受到人们的重视。
本文对大采高综放工作面矿压显现规律进行了简要分析,介绍了大采高综放技术的发展和现状,对煤矿的安全高效生产具有重要意义。
关键词:大采高综放矿压显现采矿技术近年来随着煤矿机械化程度的不断提高,综放技术得到快速的发展。
由于在开采厚煤层中综采放顶煤所表现出来的诸多优越性,综采放顶煤采煤法在我国迅速发展。
随着我国经济快速的发展和对煤炭资源需求量的增加,一种新的放顶煤开采技术即大采高综放技术诞生。
由于我国特厚煤层储量丰富,在开采过程中为了提高特厚煤层的采出率,越来越多的矿井采用了这一新技术。
因此,在开采特厚煤层的诸多技术路径中,大采高综放采煤法将会成为重要的技术来发展,其前景非常广阔。
1 大采高综放开采技术的发展随着大采高综放开采技术的不断成熟,该技术在实现我国特厚煤层高产高效、安全开采中起着重要的作用。
与普通综放开采技术和大采高综采技术相比,大采高综放开采有以下优点,其充分利用大采高开采技术和普通综放开采技术优势,扩展了放顶煤开采煤层厚度上限,工作面生产能力进一步增加。
由于加大了采煤高度,增加了顶煤的放出空间,有利于顶煤的充分松动和垮落,回收率提高;由于工作面断面增大,加强了工作面的通风能力,满足高产的通风要求;采煤机与运输机等大功率综采设备得到了充分的利用。
随着大采高综放开采技术在我国不断的发展,该技术的上述优点为我国开采特厚煤层开辟了一条新路。
近年来我国已经研制了适合大采高综放开采的新型放煤支架和相关的设备,综放工艺和提高采出率的相关技术得到了较大的提高。
在特殊地质条件下开采特厚煤层中,大采高综放开采技术也得到了较好的应用,经济效益有了较大幅度的提高。
特别是在我国一些地质条件相对较好的矿区,大采高综放开采技术达到了国际的领先水平。
大采高综放采(割)煤高度增大、放煤高度增大、上覆岩层破坏范围扩大导致工作面的矿山压力显现不同于普通综放工作面,目前尚无系统的实测成果;大采高综放支架既要满足大采高稳定性要求,又要适应放顶煤工艺中顶煤控制要求,大采高综放的煤壁片帮问题和支架合理工作阻力确定的问题尚未很好解决;支架—围岩关系更为复杂,目前尚无系统的理论成果指导大采高综放实践。
超长工作面综采放顶煤开采矿压显现规律的研究
超长工作面综采放顶煤开采矿压显现规律的研究摘要：目前，我国已经普遍采用综采工作面采煤.但是，由于受到地质条件的影响，综采工作面尺寸各不相同，随之而来的是各个矿井工作面的矿压显现规律各不相同.在此，我们对不同尺寸的工作面从采高和长度两方面与矿压显现特点进行研究总结，为今后的矿井综采面工作提供更加详细，贴近的参考.这样，在薄煤层中，我们侧重考虑工作面长度变化的影响；在中厚煤层中，则综合两方面考虑，根据不同的工作面尺寸来参考预报矿压显现情况，这将在一定程度上为采煤工作带来有力的依据和安全、经济的保障。
关键词：浅埋煤层；综合机械化采煤；矿压监测；矿压显现。
1.地质概况综采工作面，煤层发育良好，地质构造简单，无夹矸，无大的构造，整个煤层呈一单斜构造。
煤层稳定，煤层厚度为1.9～4.08m，平均为3.4m，煤层倾角2～29°，平均18°，属缓倾斜～倾斜煤层。
工作面平均走向长4957m，工作面平均长255.7m，埋深平均为110m，基岩层厚度平均为14m，载荷层厚度平均为76m，基载比为0.18，顶板为典型的单一关键层浅埋煤层结构。
1.1.综采放顶煤开采的发展历史放顶煤采煤法由来已久。
法国、苏联、南斯拉夫等国家于20世纪40年代末50年代初即开始应用放顶煤采煤法。
1957年苏联研制出KTY型放顶煤支架，并在库兹巴斯煤田的托姆乌辛斯矿使用。
1963年法国研制出“香蕉”行放顶煤支架，并与1964年用于法国布朗齐矿区的达尔西矿，试验取得成功。
之后英国、法国、南斯拉夫、匈牙利等国家都相继引进了这一技术。
综放开采曾一度成为东欧地区厚煤层开采的主要方法，但是由于各种原因，欧洲使用综放开采技术并没有取得很好的技术经济指标。
80年代中期以后，国外放顶煤开采有所萎缩，90年代后只有极少数矿井仍在使用。
我国50年代初曾在开滦、大同、峰峰和鹤壁等矿区采用放顶煤采煤法。
1982年引进了综采放顶煤技术，并于1984年在沈阳蒲河矿开始工业性试验。
例析浅埋深大采高工作面矿压显现的规律
例析浅埋深大采高工作面矿压显现的规律随着社会的不断进步，经济的发展速度不断加快，经济发展中对于能源和资源的需求也在与日俱增。
在我国的西部地区，蕴藏着丰富的浅埋煤层，赋存条件好，煤层厚度大，从开采效率和开采质量考虑，多采用大采高一次采全高的方法。
受浅埋煤层特殊顶板结构的影响，大采高工作面的矿压显现以及控制等都有着显著的特点，需要引起煤矿工作人员的重视。
1关于矿压矿压，是指在矿体开采过程中，引发的围岩移运动对于支架围岩所产生的作用力。
矿体开采后，会在地层中形成地下空间，破坏岩体的原始应力，导致岩体应力的重新分布，这个过程会一直持续到岩体内部形成新的应力平衡。
在应力重新分布的过程中，会对围岩产生影响，导致围岩变形、移动和破坏，从而对工作面、巷道等产生相应的压力。
矿压的存在和显现，会造成煤岩体的移动和破坏，造成设备、井巷的破坏，甚至造成人员的伤亡，严重影响煤矿开采工作的安全稳定进行。
因此，在煤矿开采过程中，需要对矿压的显现规律观测和分析，切实做好控制工作。
2浅埋深大采高工作面矿压显现规律的观测和分析现以陕西神府煤田中的三道沟煤矿85203工作面为例，对浅埋深大采高工作面的矿压显现规律进行分析和研究。
2.1工作面概况85203工作面位于府谷县三道沟井田，工作面位于三道沟煤矿5-2煤辅运大巷北侧，工作面煤层厚度煤层厚度6.05～6.65m，平均6.19m，地面标高1200.2～1335.7m，工作面标高1084.4～1129.5，覆盖层厚度69～188m，属于浅埋深厚煤层，工作面内煤层地质构造简单，层内发育缓的波状起伏。
工作面长度295m，采用倾斜长壁、后退式综合机械化采煤方法，全部垮落法管理顶板。
2.2矿压观测目标为摸清85203工作面矿压规律及所选液压支架的适应性，需分析工作面顶板的活动规律及矿压显现特征，评价支架对工作面顶板运动的适应性，为工作面顶板管理、支护强度的确定提供科学依据。
其目标有两个：其一，在85203工作面特定的生产技术和地质条件下，掌握工作面上覆岩层运动规律，分析支护参数和顶板管理措施的合理性。
大采高综采面矿压显现规律分析探讨
大采高综采面矿压显现规律分析探讨摘要：综采工作面支架初撑力整体偏低，结构中部初撑力较大，但机头和机尾处初撑力小且压力波动频繁，通过提升支架初撑力能加强顶板下沉量控制，为此，在综采工作面下一阶段开采过程中必须强化工作面液压支架初撑力控制，确保供液时间。
煤层开采厚度及工作面推进速度是影响支承压力峰值位置的两个主要方面，通过工作面推进速度的加快以及煤层开采厚度的控制，减弱应力强度，并缩短周期来压时间。
基于此，对大采高综采面矿压显现规律分析进行研究，以供参考。
关键词：大采高；综采面；矿压观测；显现规律引言随着中国煤矿资源向西部的逐渐转移,西部煤矿存在的问题逐渐显现出来,浅层大矿高开采面是其主要问题之一。
在此背景下,研究矿山压力显现规律和探测运动规律,对于高效安全地开采浅层高层矿区具有重要意义。
表面开采后开采面积的大小明显增加,开采面积较大的范围使上层岩石的破坏方式和破坏周期有很大差异。
1回采巷道监测方案工作面行车道压力监测包括:铺装层位移、车道基点变形以及对周围岩石的压力监测工作面201磁带巷两侧的采矿压力测量图和反向引导图，其中放置了三组应力分析，用于监测采矿过程中车道周围岩石的压力，以获取关于回收对行车道1号终端的范围和影响范围的信息，桩号距离为50m，钻孔距离为2m，工作面上的煤柱和煤柱一侧的孔在测量时，在每个孔中安装一个kse-ⅱ-1型钻头，如果该点在工作面外50m处，则钻孔强度计每1h记录一次，每40m记录0.5h一次。
2初次来压及周期来压结合该大采高综采工作面液压支架载荷实测值及支架载荷和工作面推进之间的关系数据，待工作面推进至10.4m时直接顶垮落，来压支架载荷均值32.4MPa，远高于正常值25MPa；待工作面推进至20.5m时，来压支架载荷取值达到直接顶初次垮落后的最高水平32.1MPa，此即为初次来压值，高出此工作面推进水平下的正常值25.7MPa。
初次来压结束后在工作面持续推进的过程中，因受到覆岩载荷作用，基本顶岩梁弯曲应力呈持续增大趋势，回转变形愈加显著，直到受载岩梁拉应力超出基本顶岩石抗拉强度后便开始出现周期失稳断裂来压现象。
坚硬顶板薄煤层综采开采采场矿压规律研究
风， 风巷 回风 ， 采煤 方法 为走 向长 壁采煤 法 ， 顶板 采用
全部跨落法处 理。工作面采用 Ｚ Ｙ ３ ３ ０ ０ ／ ７ ． ５ ／ １ ５ Ｄ型
支 架进 行 支护 ， 采 面两端 选用 叮 Ｔ 型梁结 合 Ｄ Ｚ １ ２—３ ０ ／
第 ｌ ０期
２ ０ １ ３年 １ ０月
・
山 西 焦 煤 科 技
Ｓ ｈａ ｎ ｘ ｉ Ｃｏ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｃｏ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｎｏ ．１ ０ ０ｅ ｔ ． ２０１ ３
技 术经验 ・
坚硬顶板薄煤层综采开采采场矿压规律研究
２ ６ ：
４６ ４５ ３１ ３ Ｏ
１ ６ １ ５
图１ １ １ ８ ０ ２工作 面采场测站／ Ｎ线 布置示 意图
作者简介 ： 刘 杰 （ １ ９ ６ ８ 一） ， 男， 山西五 台人 ， １ ９ ９ ２年毕业于 山西矿业学院 ， 工程师 ， 主要从事煤矿安全及采煤管理工作
１ ０ ０型单 体柱进 行 支护 。
２ 测站 布置 及数 据分 析
２ ． １ 测 站 布 置
采 用 山东尤 洛卡 自动化 装 备 公 司 生 产 的采 场 支 架 压力 检测 仪对 支架 载荷 进行 实 时全程 监测 ， 在 工作 面上 、 中、 下 ３位 置布 置 ４个 测 站 ， 每个测 站 布置 ２个
目前 ， 我 国薄煤 层 开采 技 术 较 成 熟 ， 科 研 单 位 及 院校工 作者 在 薄煤 层 工 作 面矿 压 显 现 规 律 研 究 方 面 运 用现 场实 测 、 数值 模 拟 分 析 、 电磁 辐 射 等 手 段 做 了 较 多 的研究 Ｉ ４ ｊ 。坚 硬 顶 板 薄煤 层 作 为 薄 煤 层 的 一 种 特殊 情况 ， 其 综采 工作 面较 普 通薄 煤层 工作 面矿 压 显 现有 新 的特点 ， 笔 者 以某矿 １ １ ８ ０ ２坚 硬顶 板 薄煤 层 综 采工 作 面为研 究对 象 ， 在 已有研 究 基础 上利 用现 场
坚硬巨厚顶板综采工作面矿压显现规律研究
工 作 面采 煤 方 法 为 全部 垮 落 后退 式 综 合 机 械 化 开
采， 工作 面倾 斜 长 １ ５ｍ， ７ 可采 走 向长 ６ ８ｍ， 层 ２ 煤 平均 厚度 为 ２１ 煤层 倾角 Ｏ ２ 。平 均 ６ 。工 作 ．５ｍ。 一５ ， ｏ 面 布置 两 条顺 槽 ， 用 一进 一 回的 通 风方 式 ， 护 采 支 方 式 均为锚 杆 支护 ， 索 、 带 补强 支护 。 了防止 锚 钢 为 在 开采过 程 中形 成大 面积悬顶 。矿 压显现压 垮工作 面， 该工 作面采 取 了超 前深 孔预裂爆 破 的方 法 。
行 顶板 下沉 量观 测 ， 利用 综合 测 站对 巷 道 的表 面位
移、 顶板 离 层 、 杆轴 向拉 力进 行观 测 。 锚
２２２ 活柱 下缩量 ．．
人 工在 支架 立柱 上标 点 ，采 用 钢卷 尺定 时 、 定
工 序 、 点量 测 。 定 ２２３ 顶 底 板移 近量 ．－ 人 工 在 两 支架 间设 点 ， 用 钢 卷 尺定 时 、 工 采 定
Ｋ ／ 。不 大 于 ３００Ｋ ／ 的 占整个 观测 时期 的 Ｎ架 ０ Ｎ架
４ ．１ 未 能完 全发 挥作 用 。 ０９ ％，
３ 支 架工 作 阻力 ． ２ 实测 最 大工 作 阻 力平 均 值 为 ５０ ６４ Ｎ 架 ． ３ ． Ｋ ／ ６
力 ，顶 板离 层及 顶板 动 态来 判 断超前 支 护 长度 。 表 面 位移 等 。
２１ 工 作面 观测 内容 ．
“ 三量 ” 内容为 观测 液压 支 架活 柱下 缩 量 、 工作
阻 力 、 底 板移 近量 、 空 区悬 顶情 况 、 壁片 帮深 顶 采 煤 度， 以及 回采过 程 中支 架阻 力变 化 等 。巷 道观 测 内 容 为通 过观 测超 前 支护 应力 范 围 、 杆 支 护轴 向拉 锚
坚硬巨厚顶板综采工作面矿压显现规律研究
--●Vol.29,No.52011年5月中国资源综合利用China Resources Comprehensive Utilization坚硬巨厚顶板综采工作面矿压显现规律研究张广云(山西省晋城煤业集团凤凰山矿,山西晋城048007)摘要:针对巨厚坚硬顶板进行详细的矿压观测,并对收集的数据进行了分析,掌握了坚硬顶板条件下矿压显现的规律,为相似条件工作面的矿压显现规律研究提供了一种高效安全的施工方法。
关键词:坚硬;顶板;综采;矿压中图分类号:TD323文献标识码:A文章编号:1008-9500(2011)05-0037-03坚硬顶板强度高,节理、裂隙不发育,具有整体性好和自稳能力强等特点,在开采过程中顶板断裂失稳,会形成剧烈的矿压。
因此,对于开采此类顶板条件下的工作面,矿压显现规律的研究非常重要。
1工作面概况凤凰山十五号煤层直接顶为K2石灰岩,厚度8.06~24.9m,平均12.80m,致密坚硬,节理、裂隙不发育,在井田内该岩层特别稳定,单向抗压强度平均134.3MPa,单向抗拉强度平均3.42MPa,顶板岩层普氏硬度f=13.7,属坚硬顶板,初次来压和周期来压步距较大,在开采过程中容易形成大面积悬顶,顶板跨落时矿压显现明显。
155301综采工作面为15#煤首采工作面,该工作面采煤方法为全部垮落后退式综合机械化开采,工作面倾斜长175m,可采走向长628m,煤层平均厚度为2.15m,煤层倾角0~25°,平均6°。
工作面布置两条顺槽,采用一进一回的通风方式,支护方式均为锚杆支护,锚索、钢带补强支护。
为了防止在开采过程中形成大面积悬顶,矿压显现压垮工作面,该工作面采取了超前深孔预裂爆破的方法。
2矿压观测内容及方法2.1工作面观测内容“三量”内容为观测液压支架活柱下缩量、工作阻力、顶底板移近量、采空区悬顶情况、煤壁片帮深度,以及回采过程中支架阻力变化等。
巷道观测内容为通过观测超前支护应力范围、锚杆支护轴向拉力,顶板离层及顶板动态来判断超前支护长度,表面位移等。
不规则坚硬顶板工作面矿压显现规律研究
不规则坚硬顶板工作面矿压显现规律研究
李兴伟
［ 摘
孙广义
陈
刚
（ 黑龙江科技学院 资源与环境工程学院 ， 黑龙江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ２ ７ ）
要 ］ 研 究 了平 岗煤矿 １ ２ ０ ２工作 面 坚硬 顶板 矿压 显现 规律 ，应 用 Ｒ Ｆ Ｐ Ａ 加数 值 计 算软 件 对 坚硬顸板运动规律、 顶底板的跨落规律及 变形位移情况进行 了模拟。研 究表明 ： １ ４ 煤层 １ ２ ０ ２工作 面具 有 坚硬 顶板 来压 特征 ， 应 加 强 工作 面矿压 监控 工作 ， 预 防动 力学 灾害 。１ ２ ０ ２工作 面形状 不规 则 、 初 期 长度短 、 推进 速度 快是 造 成来 压 步距 实测 值 与数值 模 拟及 理论 计算值 偏 差较 大 的原 因。 ［ 关键词］ 坚硬顶板 ； 不规则 ； 矿压显现规律 ［ 中图分类号 ］Ｔ Ｄ ３ ２ ３［ 文献标识码 ］Ａ ［ 文章编号 ］１ ６ ７ ２ － ９ ９ ４ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ ｏ １ ３ ３
顶 板 ，支 架 选 择 Ｚ Ｙ ３ ２ ０ ０ — ０ ８ ／ １ ８型 掩 护式 液 压 支 架， 根 据 这一 条 件 ， 对 １ ２ ０ ２工作 面 矿 山压力 显 现 规律 进行 研究 。
１ ０ ． １ ０ ０ ． １ Ｏ ７
２ １ ． ５ ５ １ ． ６ ５ ３ Ｏ － ３ ０ １ ． ９ ５ 曩
１ ３ ０ ． ４ ０ １ ３ ． ０ ３ ／
＼ 粉砂岩 灰黑色 ，致密
图２ １ ２ ０ ２工 作 面 顶 底 板柱 状 图
２ 数值模 拟
基金项 目： 国家 自然科学 基金 （ ５ １ ０ ７ ４ ０ ６ ８ ） ； 黑龙 江省教育 厅 基 金 重 点项 目 （ １ １ ５ ５ １ ｚ ０ １ ３ ） ；黑 龙 江 省 教 育厅 基金
综采工作面坚硬顶板控制技术研究
煤 矿 技 术
综采工作面坚硬顶板控制技术研究
结 合 工程 实 践 ，探 讨 了综 采 工 作 面 坚硬 顶 板 的控 制 技 术 。
【 关键词 】 综采工作面 ；坚硬顸板 ；顶板 弱化 ；深孔爆破
１坚硬 顶板采场矿 山压力显现特征 （ １ ）周期性 的破断来压步距大、动载系数高 坚硬 顶板 的一大特点就 是煤层 采出后 ，采空 区上方 的顶 板不能 及 时垮 落，当悬露较大面积后 ，才 突然 破断 冒落 。造成坚硬顶 板来 压 强烈 的一个重 要因素是直接顶垮落形成 的垫层很薄 ， 或者 无垫层 ， 老顶垮落 的空间高度大 ，在变形 能量释 放的 同时 ，大块顶板 的岩石 直 接 冲 击 砸在 支 架 上 。 （ ２ ）支架载荷高，且分布不均匀 ，合力 点靠近 后排支 柱 支架载荷高是 由于一 次冒顶 高 ，冒顶面积大 ，就承 受的岩体 自
一
（ ｂ ） 炮孔布置剖面 图 １炮孔布置
（ ２ ）炮 孔 直 径
考虑到现场施工机具 ，工作面风巷采用 ｓ Ｇ ｚ —Ｉ Ｉ Ｉ Ａ 一１ ５ ０型钻机 打孔，炮孔直径为 ７ ５ ａ ｒ ｍ ：而工作面机巷 内受运煤胶带机、断面 、施 工机具等影响 ，采用 ｚ Ｙ Ｊ 一３ ８ ０ ／ ２ １ ０液压架柱式 回转钻机打孔，炮孔 直径为 ６ ０ ｍ ｍ 。 （ ３ ）炮 孔 间距 合理 的炮 孔间距可 以保证 巨厚坚硬顶板 的裂 隙发 育完全 ，根据 断裂力学 理论 ，可 以得到超前深孔预裂松动爆破炮孔 间距公式 ： Ｅ ＝ Ｋ ｒ ｆ１ ／ ３ ｔ式中，Ｋ为调整系数，一般取 １ ０ ￣１ ５ ；ｒ 为炮孔半径 ；ｆ为 岩石坚 固性系数 。因此 ， 对 于炮孔 间距 ：Ｅ ＝ Ｉ ５ ×０ ． ０ ３ ７ ５ ×９ 。 ： Ｌ １ ７ ｍ ，
坚硬顶板爆破预裂及矿压显现规律研究
坚硬顶板爆破预裂及矿压显现规律研究作者：马智勇来源：《西部论丛》2020年第05期摘要：坚硬顶板是引起煤矿冲击地压与采空区瓦斯异常涌出的主要致灾因素。
文章以宽沟煤矿I010203综放工作面为工程背景，采用超前预裂爆破处理坚硬顶板，并对爆破参数优选。
同时、利用理论计算及数值模拟的方法，计算出未采取顶板预裂措施时，顶板周期来压步距。
为验证顶板预裂效果，结合矿压在线监测及现场实际，分析矿压显现规律。
通过顶板爆破预裂措施的采取，防止了顶板大面积悬顶，改善了坚硬顶板条件下冲击地压与瓦斯异常涌出对工作面威胁，确保了工作面的安全回采。
关键词：坚硬顶板;爆破预裂;矿压显现引言坚硬顶板是引起煤矿顶板大面积来压、采空区瓦斯异常涌出及冲击地压灾害的主要致灾因素。
对于厚硬砂岩的高瓦斯煤层，由于顶板坚硬，强度高，在采空区上方不能形成冒落带和裂隙带，钻孔法抽采采空区裂隙带瓦斯很难实现。
并且，随着工作面的推进，坚硬顶板不易垮落，悬露面积变大，在采空区内将积聚大量瓦斯，易造成上隅角瓦斯超限，加之不稳定的悬顶状态，一旦垮塌，大量瓦斯涌向采场。
给安全生产带来很大威胁。
同时、坚硬顶板条件下，若煤、岩层具有冲击倾向性，坚硬顶板大面积悬顶，易造成冲击地压的发生。
因此，解决坚硬顶板条件下综放面安全开采的切入点在于如何使坚硬难以冒落的顶板转化为可垮落顶板，使采动裂隙尽早沟通高位钻孔，并且减小因大面积悬顶造成工作面前方应力集中[1]。
目前处理坚硬顶板的方法有：步距式深孔爆破、循环式浅孔爆破、地面深孔爆破、注水弱化等。
其中：循环式浅孔爆破及步距式深孔爆破，存在严重安全隐患，《煤矿安全规程》已严令禁止;地面深孔爆破工程量大、成本高、难成孔;注水弱化不适用于砂岩顶板。
工作面切眼贯通后，深孔预裂爆破在开切眼完成后进行施工，爆破致裂改善了煤层透气性的同时弱化了顶板，释放顶板内部的能量，使坚硬顶板及时垮落、在工作面回釆之前实施，不影响工作面正常生产[2]。
关于坚硬顶板回采工作面矿压和顶板管理研究
196江西化工2019年第3期关于坚硬顶板回采工作面矿压和顶板管理研究史增利(山西焦煤汾西矿业孝义公司正文煤业，山西吕梁032300)摘要:本文分析了回采工作面的矿压特点，并论述了巷道顶板的管理和支护方式，最后提出几点管理顶板的有效措施。
关键词:坚硬顶板回采矿压1坚硬顶板的特征从广义上看坚硬顶板是指具有很薄的直接顶且老顶来压剧烈的顶板，换言之就是顶板在老顶分类等级中属于I级以上。
特点是在采煤时，直接顶可以冒落,但冒落高度小。
直接顶冒落后，冒落的肝石与老顶间具有较高的空间，当老顶来压时，与直接顶的压力显现相同。
由于老顶来压时,直接顶较薄的部分直接被压碎，支护难以稳定,因此要比上一种坚硬顶板来说难以管理。
一般来说，坚硬顶板多为砂岩类,大多为5m~10m 厚的层状岩层，层理较为明显。
坚硬顶板间的岩石多为属于钙质胶结，少量属于泥质胶结，因此岩层的受拉强度较低，且在同一层煤的不同区域，岩性的厚度变化较大。
另外，具有坚硬顶板的煤层多为薄煤层，由于坚硬的顶板，所以一般具有较厚的岩层，整体性强，一旦发生冒落，会出现周期性步距冒落，且冒落时工作面控顶内的顶板呈台阶下沉,大多沿煤壁切断,必须采取及时、有效的支护，避免工作面大范围冒顶。
2工作面顶板的控制2.1炮孔布置方式(1)初放孔布置方式进行初次放顶时,在工作面两巷和开切眼进行布孔，对与两巷，总共布置3组孔，分别为老顶切断孔、老顶辅助切断孔以及端头切断孔，孔间距设为10m。
在开切眼的位置共布置两个深孔，分别位于开切眼上、下口距离工作面煤帮6.5m处。
(2)循环放顶炮孔布置方式确定循环放顶步距:根据初次放顶情况，开始布置循环放顶孔，位置在距离初次放顶孔外10m的地方，步距为10m。
炮孔的布置方式:总共布置两个孔，分别为老顶切断孔和端头切断孔，采取的布孔方式为工作面两巷布孔。
2.2工作面顶板管理2.2.1正常工作时期顶板支护方式工作面进行顶板的支护时，采用的支护方法追机移架。
煤层首采面矿压显现规律研究实施方案
151302首采工作面矿压观测方案生产管理部矿压组二零一零年六月151302工作面是古书院矿15号煤首次回采工作面，其煤层顶板为K1石灰岩，致密坚硬，顶板厚度平均为9.0m。
K1石灰岩存在厚度大、坚硬，采后难以冒落等特征，属于坚硬型顶板。
而在坚硬顶板工作面采用综合机械化开采在古书院矿属首次开采，将来回采过程中会存在顶板悬露面积大、大面积冒落的安全隐患。
151302工作面顶板与古矿3号、9号煤的顶板矿山压力显现的主要区别在于周期性来压的显现步距、强度，本次观测主要任务就是要掌握151302工作面在坚硬顶板条件下采场矿山压力的基本特征和显现的矿压基本规律，理清工作面的初次来压和周期来压显现步距、强度，分析回采空间支架与围岩相互作用关系，提出15号煤开采工作面合理的支架工作阻力，为合理选择采煤参数、支护方式和顶板管理方法提出要求和提供依据，为古矿15号煤后续工作面的回采及15号煤其它科研项目的开展提供科学依据。
一、观测目的1、揭示151302工作面的采场矿山压力显现规律。
2、分析151302工作面支架运行特性与工况。
通过实测数据的分析以及宏观观测的内容，综合分析支架的工作状态、支架的支护效果、支架对顶板的适应性等内容。
3、掌握151302工作面煤层顶板岩层岩性及厚度变化与采场矿压显现规律之间的相关性。
4、对151302工作面两巷超前矿压显现规律研究分析。
二、工作面情况介绍1、工作面地质情况根据该面地质资料及掘进揭露情况，工作面呈一单斜构造，其中有多个小的向背斜，中部低，起伏较大；切眼巷及设计停采线处较高，煤层倾角3-10°，平均6°左右。
1513023巷距切中613-647m处，坡度较大(最大17°左右)，对回采将会有一定的影响。
2、工作面回采工艺中间段：割煤→移架→移刮板运输机→清煤机头(尾)段：割煤→移刮板运输机机头(尾)→清煤→移端头架3、工作面支架布置形式本工作面安设ZZ8800/14/26D型、ZZG8800/16/30D型两种支撑掩护式液压支架，共铺设122架，其中1#、2#、3#、120#、121#、122#为端头架型号为ZZG8800/16/30D 型，中间架4#-119#为ZZ8800/14/26D型。
坚硬顶板条件下矿压显现特征
1.2.1坚硬顶板条件下采场矿压显现特征长壁工作面开采坚硬难冒顶板的煤层，在初次来压前坚硬难冒顶板可视为板结构，这时采煤工作面处于“板”结构的保护之下，顶板压力并不显著。
周期来压前，工作面上方尚未破坏的基本顶岩层开始呈悬露状态，上覆岩层的重量由基本顶的悬板直接传递给煤壁，此时采煤工作面空间处于“悬板”的保护之下，随着工作面推进，基本顶悬露垮度增加。
其挠度增加，致使煤壁内的支承应力亦相应增大，同时表现为煤壁的变形与片帮。
其来压规律如下[5]:（1）初次来压与周期来压步距大，动载系数高。
坚硬难冒顶板采煤工作面初次来压步距一般大于50m，整体厚砂岩或砂岩、砾岩组合顶板则大于60m，甚至可达100m以上，周期来压步距小于初次来压步距，但一般也大于20m。
（2）顶板下沉量非来压期间很小，来压时突然增大，以至于安全阀来不及卸压。
（3）坚硬难冒落顶板的碎胀系数小，一般为1.01~1.1，因此顶板活动波及层位高，垮落带大，且垮落块度也大，顶板呈反台阶悬顶，垮落过程可分为两期，前期活动中，采空区的顶板随着工作面的推进是逐步分层垮落的，在采空区面积明显增大而高位岩层仍为坚硬岩层时，可能出现顶板后期活动，高位岩层呈整体一次切落，并使原来没有垮落的顶板与己垮落顶板接触，冒高又增加20~40m，靠煤柱侧形成明显的悬顶。
（4）顶板来压时，支架后柱的增阻速度和增阻值明显大于前柱，且由于安全阀来不及开启而发生的立柱爆裂事故也多发生在支架后柱，且支架载荷分布不均匀，合力点靠近后排支柱。
（5）工作面周期来压有大小周期之分。
下位岩层活动，在小范围内发生，工作面产生不明显的小周期来压；高位岩层的活动，只会发生在大范围悬顶之后，对工作面产生强度较大的周期来压。
（6）坚硬顶板来压时有非常明显的步距差和时间差。
在坚硬顶板开采方面，我国煤炭战线的广大科研学者和工程技术人员，在长期的生产实践中进行了不同尝试，积累了丰富经验，总结出坚硬顶板条件下矿压显现的一般规律，取得了很好的经济效益。
浅谈综采放顶煤矿压显现规律
浅谈综采放顶煤矿压显现规律本文对矿井四采区41105综放工作面矿压观测，揭示了四采区41105综放工作面顶板的活动规律。
标签：矿压观测顶板活动规律四采区41105综采工作面是我矿四采区的第三个放顶煤综采工作面，随着它的初采我们也进行了针对围岩条件有别于41101和41103放顶煤综采工作面的常规矿压观测，这次活动对于我们进一步深刻了解我矿放顶煤综采工作面的顶板活动规律有很大的意义。
1 工作面概况1.1 工作面四邻及围岩破坏情况四采区41105综放工作面位于我矿四采区南部，该工作面北部衔接矿井三条采区集中大巷，东部为下一步开采的41107设计工作面，西部为41103工作面采空区，工作面总体呈单斜构造，该面南北向布置，工作面9#煤已回采，现开采10+11#合并煤层，工作面切割巷附近分布有梁上庄、渔湾9#煤破坏区。
1.2 工作面参数及顶底板情况该工作面走向长度1050米，倾斜长度135米，煤层为太原组10+11#煤层，均厚7.77米，煤层平均4°左右，属近水平煤层。
煤容重1.4t/m3。
9#煤厚度1.59m，容重为1.35T/m3；9#煤顶板K2石灰岩厚度6.4m，容重为2.42T/m3；10#煤顶板页岩厚度1.5m，容重为2.41T/m3。
老顶为K2石灰岩，厚度6.4米。
深灰色，致密坚硬，抗压强度960kg/cm2。
直接底为铝土质泥岩，厚度7.69米，遇水变软膨胀，抗压强度126kg/cm2。
1.3 采煤方法该工作面采用走向长壁后退式采煤法，综合机械化采煤、放顶煤工艺，采用自然跨落法管理采空区顶板。
采高2.4m。
作业循环进度定为0.6m。
循环放煤步距确定为0.6m。
放顶煤厚度5.37m，一刀一放放煤法平均采放比：1：2.24。
最大控顶距为4670mm，最小控顶距为4070mm，放煤高度5.37m，放煤步距0.6m。
1.4 顶板管理方法该工作面采用ZF4200/16/26型支撑掩护式液压支架作为基本支架护顶。
坚硬顶板矿压显现一般特征研究
３ ２ ２・
工 程 论 坛
坚硬顶板矿 压显现 一般特征研 究
思建 华
（ 黔 南州煤炭安全 生产监督管理 局， 贵州 都匀 ５ ５ ８ ０ ０ ０ ） 摘 要： 坚硬顶板 由于整体性和 自承能力强煤层 开采后 顶板 大面积 悬露而不垮落 ， 往往会造成工作 面初次及 周期 来压步距大 ， 顶板来压 时压力大， 周期性来压 强烈 ， 因此， 只有 掌握坚硬顶板采场矿 山压力基本规律 ， 才能采取有效的针对性措施控制顶板 ， 消除顶板 事故 隐患。 关键词 ： 坚硬 顶板 ； 矿 压 显现 ； 顶板分类； 显现 特 征 坚硬顶板回采工作面其矿山压力显现 比普通 回采工作面的较为剧 但Ⅳ级顶板太笼统 ， 而且控制方法也未加区别 ， 针对 ｆ 生 不强。在 Ⅲ级顶 烈。首先 ， 坚硬顶板在煤层回采后顶板可以形成大面积悬露而不垮落 ， 板中， Ⅲ１ 、 Ⅲ２ 类可以用全部垮落法 ， Ⅲ３ 、 Ⅲ４类必须强制放顶 ， 显然不 其次初次垮落步距一般较大 ，因而对工作面的回采安全形成极大的威 够确切， 因为 １ 、 ２类顶板只表明了它的直接顶稳定性差 ， 并不表明岩层 胁。同时 ， 顶板大面积的垮落 ， 经常给回采工作面乃至矿井造成严重的 的厚度大小 ， 从０ ． ３ — ５的 Ｎ值变化范围很大 ， 其中 ２ ５ ～ ５ ０ ｍ来压步距 的 破坏 ， 甚至发生矿震。如大同矿务局马脊梁矿 ４ ０ ２采区， 当开采面积为 顶板必有来压强烈 ， 甚至极强烈的。例如大同矿区某些顶板有 １ ． ０ 左右 １ ５ １ 万ｍ ｚ 时， 发生大面积的顶板整体垮落 ， 井下垮落范围约 １ ２ － ５ 万ｒ ｎ ： ， 的直接顶 ， 老顶为Ⅲ级 ， 甚至 Ⅳ级 ， 实践 中也往往采取针对性的处理措 地震 台测 到的 里 氏震级 为 ３ ． ２ 级， 地 面裂 度 ４ ￣ ５度 ， 地 面 出现 一个 面积 施， 这一点正是生产中需要解决的关键。 为７ 万ｒ ｎ 的塌陷区， 地面严重开裂数十处 ， 裂缝宽度达 ４ ｍ。 ３坚硬 顶板 采场 矿 山压 力显 现特 征 坚硬顶板是指煤层顶板岩石强度和弹 馍数高 、 节理裂隙不发育 、 坚硬顶板的硬 、 整、 厚的工程力学性质决定了其有如下显著的采场 厚度大 、 整体 陛强 、 自承能力强的顶板 。煤层开采后顶板大面积悬露而 矿 山压力 显现 特征目 。 不垮落 ， 工作面初次及周期来压步距大 ， 顶板来压时压力大。坚硬顶板 ３ ． １周期性的破断来压步距大 、 动载系数高。坚硬顶板 的一大特点 采场与普通采场矿山压力显现的主要差别是周期性来压强烈 ， 因此 ， 掌 就是煤层采出后，采空区上方的顶板不能及时垮落 ，当悬露较大面积 握坚硬顶板采场矿山压力基本规律， 有针对 『 生的采取措施有效控制， 是 后 ， 才 突然 破 断 冒落 。根 据统 计 ， 初 次 冒落 的 面积 一般 在 ３ ０ ０ ０ ｍ 。 以上 ， 采场安全生产 、 消除重大顶板事故的关键 。 而周期冒落面积也在 １ ５ ０ ０ ｍ ｚ 以上。对于长壁采场来说 ， 初次来压步距 １采场 矿压 理论研 究现 状 在３ ０ ｍ以上 ， 整体 ｆ 生 强的顶板往往呈正方形的悬露面积时 ， 顶板活动产 宋振骐院士在 ２ ０ 世纪 ８ ０年代初提 出“ 传递岩梁” 理论 ， 该理论认 生的压力最大 ， 也就是说工作面长度和来压步距近似相等时， 往往易发 为， 基本顶岩梁对支架的作用取决于支架对岩梁运动的抵抗程度 ， 可能 生工作面开采过程中的顶板最剧烈活动。 存在给定变形和限定变形两种工作方式 。８ ０ 年代后期钱鸣高院士与朱 造成坚硬顶板来压强烈的另—个重要因素是直接顶厚度小 ，垮落 德仁教授 、 贾喜荣教授 、 刘双跃博士等把基本顶岩层视为板结构 ， 对该 岩石在采空区形成的垫层很薄 ， 或者无垫层 ， 老顶垮落的空间高度大 ， 种结构及其稳定性进行了研究 ，建立了采场上覆岩层的不同支撑条件 在变形能量释放的同时， 大块顶板的岩石直接冲击在支架上。 下的 Ｋ ｉ ｒ ｃ ｈ ｈ ０ ｆ ｆ 板结构理论 ， 是对“ 砌体梁结构” 理论的完善。 ９ ０年代后， ３ ． ２支架载荷高， 且分布不均匀 ， 合力点靠近后排支柱 。 支架载荷高 对“ 砌体梁” 结构的进一步深入研究 ， 促成了“ ｓ ＿ Ｒ ” 稳定性理论 的出现 。 是 由于坚硬顶板岩层一次冒落高度大、 冒顶面积大 。顶板冒落时 ， 支架 该理论认为， 在采动后岩体内形成的“ 砌体梁” 这一大结构中， 影响采场 要承受厚层且悬臂较长的顶板岩体重力。该岩体在破断之前 的变形和 顶板控制的主要是几个关键块体 ，这些关键块体的平衡与否直接影响 蠕变 ， 会使支架载荷迅速增高。研究表明， 冒落岩层冲击支架与其岩块 着顶板的稳定性及支架的受力大小 ， 关键块体 的稳定性可以用“ ｓ — Ｒ ” 稳 质量 Ｍ成正比， 与坚硬顶板及其上的软弱顶板的重力 ｑ的平方成正 比， 定性条件来判断。 ９ ０年代钱鸣高院士对岩层控制理论的深入研究 ， 提出 与来压步距的四次方成正 比， 同时与支架本身瞬间的可缩量成反比。 也 在冲击瞬间安全阀可及 时排液， 支架瞬时下缩量大 ， 则支架受 “ 关键层” 理论 ， 该理论认为 ， 当采场上覆岩层 中存在 多层坚硬岩层时 ， 就是说 ， 仅有一层或几层坚硬岩层对整个采场上覆岩层的运动起决定作用。吴 ￣ ２ ／ Ｊ ， ， 反之支架会承受很大的尖峰载荷。 士 良教授在研究了开采过程 中对采场有明显影响的大范围覆岩破坏结 由于坚硬顶板由于整体『 生 硬、 冒落 的块度大。 一般在冒落切顶后方 构的运动演化规律 ， 提 出采场覆岩破坏“ 四带” 的划分 ， 即整体下沉带、 均有 ３ － ５ ｍ左右的悬顶， 它是造成载荷分布不均的主要原因。欲改善受 离层带 、 裂隙贯穿带 、 垮落带 。本世纪初谢广祥教授提 出了长壁工作面 力分布 ， 应及时处理顶板 ， 尽可能喊少顶板悬露面积。 围岩中存在着 由“ 高应力束” 组成 的应力壳理论。该理论认为大部分长 ３ － ３坚硬顶板来压具有 明显的时间差和步距差。 坚硬顶板 的破断规 壁采煤工作面前方 、 后方 、 周边和邻近巷道 的矿压显现都受控于“ 应力 律一般是先离层后拉应力破坏。基本顶岩层的断裂裂隙往往超前在煤 断裂后由于上覆岩层亦为坚硬岩层 ， 则产生夹持作用 ， 使断裂的 壳” 的存在和 由其演化发展带来 的影响 ， 应力壳的失衡会造成剧烈的矿 壁 内， 山压力现象 ，合理的调整开采厚度等采场结构参数可改善采场围岩应 岩块夹持在岩层和煤层之间 ， 保持暂时平衡状态。 只有当工作面即将推 力的动态平衡 ， 对保护工作面 、 减小矿山压力影响和显现有积极作用 。 进至断裂线附近时 ， 顶板才垮落 ， 断裂与垮落都将产生两个尖峰载荷 。 ２ 我 国工作 面的顶 板分 类 暂时平衡时期 ， 支架载荷高， 相对稳定 。 如果上覆岩层较松软， 支架又有 随 着煤 矿生 产技术 的不 断发 展 ， 回采 工作 面机 械化 程度 的提 高 ， ８ ０ 强大的切顶能力 ， 在暂时平衡瞬间， 上覆载荷将迫使顶板垮落 ， 这时的 年代初 ， 为了改善顶板管理 ， 我国颁布了新的《 缓斜和倾斜煤层 回采工 时间差和步距差较小。 如果采场支架整体支撑力不足， 那么在暂时平衡 作面顶板分类》 方案。 该方案首先明确了伪顶 、 直接顶 、 基本顶的基本概 期间有可能切落煤壁， 形成台阶下沉 。 念， 然后按稳定性将直接顶分为 四类 ， 按来压强度将基本顶分为四级 ， 坚硬顶板矿山压力显现特征具有周期性的破断来压步距大 、动载 最后 由两者类级别的不 同组合 ， 将采场顶板分为 １ １ 类， 其中属于坚硬 系数高、 支架载荷高 ， 且分布不均匀、 合力点靠近后排支柱 、 坚硬顶板来 顶 板 的有 Ｉ ｌ ｌ １ 、 Ⅲ２ 、 Ｉ Ｕ ３ 、 Ⅲ４ 、 Ｖ Ｉ ４五类 。 压具有明显的时间差和步距差等特点， 工作面坚硬顶板是复杂多变 的， 我 国顶板 分类 要想随时了解顶板的变化， 一般都要通过安装矿压监测设备 ， 采用相关 软件分析研究矿压监测数据 ， 探索 出工作面老顶来压一般规律 ， 并通过 老 顶 级 别 Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ⅳ 制订出控制顶板的措施针和对 陛强的安全支护措施。 直 接 顶 级 别 １ ２ ３ ｌ ２ ３ １ ２ ３ ４ ４ 参考 文献 切 顶 线 支 护 无 密 集 支 护 加 打 稀 密 集 密 集 支 柱 密 集 支 柱 【 １ 】 宋 占国． 煤 矿 采场矿 压 的一般 规律 理论研 究Ｉ Ｊ １ ． 煤炭 技 术 ， ２ ０ ０ ９ ， ２ ８ （ ２ ） ． 采 空 区 处 理 全 部 垮 落 法 全 部 垮 落 法 全 部 垮 落 法 强 制 放 顶 ��
坚硬顶板采场矿压规律研究及采煤工艺的选择
坚硬顶板采场矿压规律研究及采煤工艺的选择采煤过程中应用的坚硬顶板采场矿压显现规律复杂，工作面初次来压和周期来压步距以及来压强度较大，而坚硬顶板采场矿压显现相关特征指数是采煤工艺的选择的基础数据。
文章通过对坚硬顶板矿压显现规律确定方法的研究，并结合我国坚硬顶板煤矿开采的工程实践经验，对坚硬顶板矿压显现规律进行了分析，结合坚硬顶板采场矿压规律的分析结果进行了坚硬顶板采煤工艺选择的研究。
标签：坚硬顶板；采场矿压规律；采煤工艺；选择1 坚硬顶板采场矿压规律分析要想解决难冒坚硬顶板开采的控制问题，除了需要采取有针对性的采煤工艺（例如刀柱采煤法、填充采煤法等）外，还需要对坚硬顶板采取弱化处理。
结合具体的工作实践可知，顶板裂隙的发育程度、注水时间等因素将会直接影响顶板注水效果。
考虑到上述几种因素的影响，顶板的注水效果也要比强制放项差，因此现阶段行业内也很少使用预注水措施来弱化顶板。
爆破是近年来采煤企业使用频率较高的一种强制放项手段，其主要应用原理是利用爆破瞬间的冲击力，使顶板结构松动，或是直接破坏原有的顶板结构。
随后再对顶板进行清理措施，逐步缩小坚硬顶板的悬顶面积。
这样一方面可以为后续坚硬顶板采煤工艺的顺利开展营造了良好作业环境，另一方面也能够有效降低生产作业中的安全隐患。
2 坚硬顶板采煤工艺分析不同的煤矿环境和地质条件，所适用的采煤工艺也有所差别。
倾斜分层下行垮落采煤法由于结合了大型的机械设备，明显提高了采煤效率，因此在坚硬顶板采煤工艺中得到了较为广泛的应用。
但是近年来，随着相关技术的不断研发和采煤工艺的创新，倾斜分层下行垮落采煤法的应用缺陷也逐渐显现出来，大采高综采技术和长壁厚煤层方顶技术的应用比例逐渐上涨，以下就这两项采煤工艺技术进行简单介绍和分析。
2.1 大采高综采技术该项采煤工艺的最大优点在于采煤厚度大，通常适用于3.5m-6m的煤层厚度，并且根据相关技术的发展，已经有部分采煤企业的科研部门开始尝试7m煤层的开采。
坚硬顶板回采巷道矿压显现规律及煤柱优化
ＨＵＡＺｈａｏｌａｉ１，ＣＨＥＮＧＬｉｘｉｎｇ２，３，ＲＥＮＪｉａｎｃｈａｏ１，ＦＥＮＧＹｕｔａｎｇ１，ＬＩＵＭａｏｆｕ１，ＷＡＮＧｚｈａｎｌｉｎｇ２，３
第 ４３卷 第 ６期 ２０２３年 １１月
西安科技大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩ’ＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．４３ Ｎｏ６ Ｎｏｖ．２０２３
华照来，程利兴，任建超，等．坚硬顶板回采巷道矿压显现规律及煤柱优化［Ｊ］．西安科技大学学报，２０２３，４３（６）：１０６３－１０７０． ＨＵＡＺｈａｏｌａｉ，ＣＨＥＮＧＬｉｘｉｎｇ，ＲＥＮＪｉａｎｃｈａｏ，ｅｔａｌ．Ｍｉｎｅｐｒｅｓｓｕｒｅｂｅｈａｖｉｏｒｌａｗａｎｄｃｏａｌｐｉｌｌａｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｎｈａｒｄｒｏｏｆｍｉｎｉｎｇｒｏａｄ ｗａｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２３，４３（６）：１０６３－１０７０．
坚硬顶板回采巷道矿压显现规律及煤柱优化
华照来１，程利兴２，３，任建超１，冯裕堂１，刘茂福１，汪占领２，３
（１．陕西陕煤曹家滩矿业有限公司，陕西 榆林 ７１９０００；２．中煤科工开采研究院有限公司，北京 １０００１３； ３．天地科股份要：为研究浅埋深坚硬厚顶板条件下合理护巷煤柱宽度，依据现场实测数据分析了工作面 回采全过程围岩应力响应特征，研究了煤柱应力分布演化规律，采用数值模拟软件建立了不同 煤柱宽度二维离散元模型，探讨了不同煤柱宽度条件下围岩应力与塑性区的分布规律。结果表 明：煤柱侧向悬顶是造成巷道围岩应力响应强烈的主要原因，滞后工作面 １２４～４０５．６ｍ顶板不 同层位岩层运动强烈，靠近煤柱侧顶板锚杆（索）受力变化大，最大变化幅度达 ５４ｋＮ，滞后工作 面距离大于 ４０５．６ｍ时锚杆（索）受力基本趋于稳定；巷道围岩变形以底鼓为主，且底鼓量占顶 底板移近量的 ９５％以上；煤柱应力分布呈“单峰型”分布特征，峰值应力分布在 ８～１４ｍ范围内， 采用理论计算得出了煤柱临界宽度为 １７．６ｍ；数值模拟表明煤柱宽度为 １８ｍ时，煤柱应力及塑 性区分布均可满足保持巷道稳定的要求，理论计算与数值模拟综合分析确定了类似条件下合理 煤柱宽度为 １８ｍ，并依据顶板岩层分布特征，提出了“支护 －卸压”协同控制技术进一步优化煤 柱宽度的思路及建议。 关键词：坚硬厚顶板；动压巷道；煤柱优化；采动应力 中图分类号：ＴＤ３５３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－９３１５（２０２３）０６－１０６３－０８ ＤＯＩ：１０．１３８００／ｊ．ｃｎｋｉ．ｘａｋｊｄｘｘｂ．２０２３．０６０４ 开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：
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文 章 编 号 ：１ ６ ７ ３—１ ９ ３ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ）一 ０ ２— ０ ０ １ ８— ０ ５
坚 硬顶 板煤 层 一 次 采全 高矿 压 显 现 规律 研 究
李建璞 ， 杨小彬 ， 刘 伟 ， 李艳 强
（ １ ．中国矿业大学 （ 北京 ） 资源与安全 工程学院 ， 北京 摘 １ ０ ０ ０ ８ ３ ； ２ ．中国冶金地 质总局 ， 北京 １ ０ ０ ０ ２ ５ ）
要： 大采高综采技术是厚煤层 开采 工艺 的重要发展方 向 ， 越来越 多的被采用 ， 矿压事故在 矿山
生产安全事故 中占有较大 比例 ， 有效 掌握矿 压规律 ， 采用合 理生产 工艺是采 矿生产过 程 中必须认
真考虑 的问题 。大采高综采工作面采 场顶板跨 度大 、 高度高 ， 矿 山压力复杂 ， 矿压 显现规律 特殊 ，
第 ９卷 第 ２期 ２ ０ １ ３年 ２月
中 国 安 全 生 产 科 学 技 术
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Ｖｏ １ ． ９ Ｎｏ ． ２
Ｆ ｅ ｂ ．２ ０ １ ３
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关键词 ： 大采高 ； 坚硬顶板 ； 矿 压 显 现
中图分 类号 ： Ｘ ９ ３ ６
文献标志码 ： Ａ
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管 理难 度大 。针对某煤矿 ９ 、 １ ０号煤层 大采高综 采工作 面顶板坚 硬特性 ， 为掌握 类似地 质条件 下 大采高工作 面矿压显现规律 ， 作者从理论分 析人手 ， 采用相似模拟实验方 法 ， 经过对模拟实验数据 进行研究分析 ， 得出了本矿区特定坚硬顶板 条件下 大采高工 作面矿压 显现规律 ， 认 为类似地 质条 件 大采 高工作 面， 顶板垮 落易造成 动力 冲击 ， 顶板破坏形式主要是拉 断和剪断 ， 最 大压力值发生在 工作 面中部前方 ， 采空区积水 的影 响情况 和地表 的沉 陷状况 ， 还需 通过其他方 法进行 进一步 的分 析、 论证 ， 提 出了针对类似 围岩条件采煤工作面的安全技术和管理措施。
２ ． Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ Ｂ ｕ ｒ ｅ ａ ｕ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ２ ５ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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