浅埋采场初次来压顶板砂土层载荷传递研究.doc

浅埋采场初次来压顶板砂土层载荷传递研

究-

【摘要】对于一般的采场，顶板的关键部位的荷载应该根据荷载层的整体厚度来计算。那些地表是厚度比较大砂土质的浅埋的煤矿层，要按照实际的测量进行计算，而不是按照整体荷载层的厚度。本文通过分析顶板的关键荷载层的传递因子，采用动态的荷载材料进行模拟实验，建立力学模型，从而推理出传递因子的公式。

【关键词】浅埋采场；砂土层载荷；传递研究

在我国的西北地区有有丰富的煤炭资源，这些煤炭的浅埋层大多数是有结构比较松散的砂土层或黄土结构组成，在松散的砂土结构下浅埋的煤炭层采动而构成的顶板的构造和来压的特性与不是浅埋煤炭层的特性有显著的差别，顶板不能够形成较为稳定的构造，在其工作层面上会出现特别显著的动压特点，会给人们的生产带来一定的隐患。对于浅埋煤矿层的探索，现在已经建立了初步的来压一级运用周期性的来压顶板构造，但是由于顶板的重要组成结构是静态的，很难找出顶板的动态机理。

1 实验的方法和顶板的荷载结构的破坏性质

实验用一般的浅埋煤矿层的贮存特点作为实验的对象，其中，埋深要小于150米，基载要小于1，以某矿区的工作面的地形特称作为原型来分析，工作面的才高有5米高，其推进的速率为10米，运用走向长壁的开采方式，周期性的来压间距为15米。

1.1 首次来压的过程中拱状结构的破坏阶段分析

当将工作层面推进到30米时，基岩的层面会产生首次的垮

落现象，顶板的关键层上面覆盖的砂土结构会因为重力原因产生失稳现象，出现松动和垮落问题，使之出现拱状结构的脱落现象。当开挖到50米的时候，顶板产生剧烈的运动，会产生破裂，上面覆盖的砂土层的松动现象仍然会导致拱状结构的离层和垮落问题，其跨度大概为50米，垮高为20米。

在工作面开发到60米的时候，顶板会出现下沉的现象，这时要进行第二次的来压处理，这种状况下的采空区域中的老顶岩石块顶部的砂土层会出现厚度的拱壳的离层现象，拱壳的厚度为20米，与基岩老顶破裂的长度相似，拱壳的跨度约为工作面的采空跨度，约为60米，其高度为30米。

2 荷载传递因子的理念

对于一般性质的采场，老顶的关键部位的荷载层面会铺设在软弱的岩层上，荷载层面会由关键层的位移而发生运动，这时，荷载层的压力会全部传递给关键层。浅埋煤矿层的工作面荷载的厚度很大，按照实际的测量并不是所有的荷载层的重量都会传递给老顶岩层。通过对地表的岩石位移现象的观察可以看出，首次的来压，工作面到地表的岩石层的位移可以延续15个小时，其可以说明松软的覆盖层面对老顶的受力是需要一定的时间和空间的，因此，就提出了荷载的传递因子，荷载的传递因子与荷载层面的力学原理、厚度和岩石块的厚度是密切相关的，另外，岩石层的含水量也对荷载的传递因子有一定的影响，与荷载层在工作状态的时间呈现正相关。

3 首次来压过程中对荷载因子的确定

在首次的来压过程中，顶板不能全面的采动先前的开挖阶段，首次来压过程的砂土层的破坏指的是首次来压的过程和首次的周期性的来压过程，根据现场的测量和模拟来压，都可以看出，

首次来压期间对顶板稳定性的威胁是最大的。因此，在研究中建立首次来压的关键结构的模型，针对首次来压的拱状破坏原理进行分析，并对荷载的传递原理进行分析。

首次的来压受到顶板的结构和荷载结构的影响，老顶关键层的岩石块的质量和荷载层的传递质量也会影响到首次来压的效果，如果荷载的质量很大，就可以按照太沙基极限平衡拱结构原理进行计算，并将荷载的传递因子确定。在长时间的荷载状态下，可以计算出首次来压的荷载传递的岩石性质因子。有实验可以看出，荷载的传递因子会受到荷载层的厚度、老顶的首次破裂岩层的长度、荷载层的内部和外部的摩擦角、应力的构成系数和荷载的时间的制约。

通过对实验进行探究，可以发现，厚度较大的砂土层的浅埋煤矿层进行开采后，在顶板的层面产生首次破坏和工作面的首次来压之后，顶板的砂土的厚度会出现拱状的破坏。初次开采期间最危险的步骤是首次的来压工作，厚度较大的砂土层的首次拱状破坏，在破坏时会出现拱效应。荷载的传递因子会受到荷载层的质量、老顶的破坏程度、角度和时间因素的影响。

4 结语

在我国的西北部地区有丰富的煤矿资源，这些煤矿资源的开采会遇到一些困难，因此，有必要对浅埋采场初次来压顶板砂土层载荷传递进行研究。首次的来压，工作面到地表的岩石层的位移可以延续15个小时，其可以说明松软的覆盖层面对老顶的受力是需要一定的时间和空间的，因此，就提出了荷载的传递因子，荷载的传递因子与荷载层面的力学原理、厚度和岩石块的厚度是密切相关的。荷载的传递因子会受到荷载层的厚度、老顶的首次破裂岩层的长度、荷载层的内部和外部的摩擦角、应力的构

成系数和荷载的时间的制约。