鹤煤十矿实测数据与顶板下沉量的关系研究

鹤煤十矿实测数据与顶板下沉量的关系研究摘要:通过国内大量的统计资料,分析初撑力与顶板下沉量之间的关系,分析支护刚度与顶板下沉量之间的关系。把这些统计数据与鹤煤十矿1307 工作面实测的数据相结合,进一步测算在设定初撑力情况下,顶板的下沉量,进一步研究支护参数的合理性,指导和加强回采工作面顶板管理工作。

关键词:初撑力载荷下沉量刚度

通过国内大量的统计资料,分析初撑力与顶板下沉量之间的关系,分析支护刚度与顶板下沉量之间的关系。把这些统计数据与1307工作面实测的数据相结合,进一步测算在设定初撑力情况下,顶板的下沉量,进一步研究支护参数的合理性,指导和加强回采工作面顶板管理工作。

1 支柱初撑力、支护系统刚度与支柱载荷的关系

根据理论计算,支柱活柱下缩10mm左右就应达到工作阻力,但有的支柱顶底板移近量高达200mm以上还上升不到额定工作阻力,从支到回都处在增阻过程。活柱缩量只是顶底板移近量的一部分,除活柱缩量外还与顶底板岩性及其垫层有关。这些都是由支护系统的刚度决定的。

支柱初撑力提高后,可减少支柱的增阻量,使支柱阻力分布均匀,

提高支护的整体强度。使支柱支撑能力得以充分发挥。初撑力是支柱实际工作阻力的主要组成部分。刚度对增阻量起决定作用。因此,提高初撑力和刚度,支柱实际工作阻力必然随着增大,支撑能力得以充分发挥。式(1)是国内矿井单体支柱工作面支柱初撑力、刚度与支柱载荷的关系。从表1中看出,各工作面初撑力约占支柱载荷的一半,绝对增阻量随刚度的增大而增加。

2 鹤煤公司十矿1307工作面设定初撑力、实测抗压刚度与标准顶板下沉量的关系

下式是对国内30个单体支柱工作面的观测数据的回归分析得出的公式:

S = 3 + 450/P。+ 34/Km (1)

式中:S为标准顶板下沉量,mm/m*m;

P。为支柱初撑力,kN;

Km为支柱刚度,kN/mm,取实测值0.387。

依据测定抗压入刚度以及设定初撑力,按照式(1),计算1307工作面的顶板标准下沉量。表2是1307工作面设定初撑力与容许抗压入刚度所对应的顶板标准下沉量。

表中按照测定的不同抗压入刚度,取不同的初撑力设定值可以看出:当初撑力的值确定后,影响顶板下沉量的主要因素是支护系统的刚度,因此促进初撑力的提高,必须保持高质量的支护系统刚度。

3 1307工作面实测支柱载荷、实测抗压刚度与初期压入底板量的关系

依据本课题测定的底板极限比压和抗压入刚度,可以按照下式测算和预计1307工作面的支柱初期压入底板量。表3为1307工作面实测支柱载荷与容许抗压入刚度所对应的初期压入底板量(mm)是测算的结果。

H=W/(Km±Si)

上式中:H为预计的支柱初期压入底板量,mm;

W为实测支柱载荷,MPa;

Km为实测的抗压入刚度;

Si为标准差,MPa/mm,未计。

4 设定初撑力、实测抗压刚度、顶板下沉量与1307工作面实测数据的关系

把表2的数据与表3中支柱初设时,对应的初期压入底板量的最大值(85mm)相加,得到理论条件下的测算和预计结果,见表4,即,设定初撑力与容许抗压入刚度所对应的顶板下沉量。这只是理论条件下的测算和预计。

配置300mm柱鞋并有足够强度时,1307工作面实测支柱载荷,最大读数平均的最大值259kN/根,所对应的初期压入底板量最大值(9,9,59)mm列入表4。

与工作面实测的顶底板移近量(mm)相比较也列于表4中。把表4最下边两栏数据比较可见,十分接近实测的顶底板移近量最小值112mm。因为在实测过程中,柱鞋发挥作用的支柱其初撑力都比较高,并且钻底量也小,因此,实测最小值112mm是有代表性的。

支柱初撑力在50kN以上,并配置300mm柱鞋时,预计1307工作面设定初撑力与容许抗压入刚度所对应的顶板下沉量应当在108mm～185mm。

5 结语

因此促进初撑力的提高,必须保持高质量的支护系统刚度。支柱初撑力提高后,可减少支柱的增阻量,使支柱阻力分布均匀,提高支护

的整体强度。使支柱支撑能力得以充分发挥。初撑力是支柱实际工作阻力的主要组成部分。刚度对增阻量起决定作用。因此,提高初撑力和刚度,支柱实际工作阻力必然随着增大,支撑能力得以充分发挥。