特厚煤層強礦壓工作面綜采支架及超前液壓支架研究與應用

1、1特厚煤層強礦壓工作面綜采支架及超前液壓支架研究與應用特厚煤層強礦壓工作面綜采支架及超前液壓支架研究與應用0前言華亭煤礦目前開采煤5層，該煤層標高860.7m～1023.9m，地表標高1557m～1580m，開采深度719.3m。煤層平均厚度36.9m。煤層層理明顯，裂隙較發(fā)育，傾角5～8。250101工作面配備的是ZF75001835型低位放頂煤支架，實踐證明在開采過程中該型號支架立柱損壞，支架壓死，造成工作面移架和推拉溜困難、支架安

2、全閥大量失爆、工作面推進速度慢，支架維護費用高以及兩順槽超前支護段壓力大，區(qū)域作業(yè)危險性高，對礦井的安全生產(chǎn)帶來了一定的困難。為解決這些困難，公司與天地科技股份有限公司合作，從開采方法、礦山壓力及支架的參數(shù)等方面進行研究、設計，最終確定出合理的分層厚度、最佳開采方法、設計制造出參數(shù)合理的工作面液壓支架及兩順槽超前液壓支架，從根本上解決了以上出現(xiàn)的各類問題。1沖擊傾向性測定及危險性評價(1)煤、巖樣的物理力學性質(zhì)煤、巖樣的物理性質(zhì)。測試煤

3、5中層煤及頂、底板試樣的視密度、真密度、含水率和自然吸水率。煤、巖樣的力學性質(zhì)。測試煤5中層煤及頂、底板試樣的單軸抗壓強度、彈性模量、泊松比、單軸抗拉強度、變角剪強度、內(nèi)摩擦角及內(nèi)凝聚力。(2)沖擊傾向性鑒定煤5中層煤的沖擊傾向性鑒定：測試煤5中層煤試樣的動態(tài)破壞時間、彈性能量指數(shù)和沖擊能量指數(shù)，依此判定該煤層的沖擊傾向性。(3)頂板巖層沖擊傾向性鑒定：測試并計算煤5頂板各個分層的彎曲能量指數(shù)，依此計算復合頂板彎曲能量指數(shù)，判定頂板的沖

4、擊傾向性。2、特厚煤層不同分層開采方案比較制定三個分層方案進行比較：方案（一）為分兩層各層厚度為18m均采用放頂煤開采；方案（二）為分三層開采，各層厚度為12m，均采用放頂煤開采；方案（三）為首先布置頂部4.0m大采高，后分兩層各16m進行放頂煤開采。3、特厚煤層綜放開采合理布置方式的數(shù)值模擬研究3（4）通過利用數(shù)量化理論建立的沖擊地壓危險性評價模型在華亭煤礦的實際應用，說明該理論用于建立沖擊地壓危險性評價模型是可行的，評價結(jié)果和實際情

5、況基本吻合。（5）對沖擊地壓危險性進行評價的結(jié)果表明華亭煤礦需要開展相關預測防治工作。二、特厚煤層不同分層開采方案比較二、特厚煤層不同分層開采方案比較制定三個分層方案進行比較：方案（一）為分兩層各層厚度為18m均采用放頂煤開采；方案（二）為分三層開采，各層厚度為12m，均采用放頂煤開采；方案（三）為首先布置頂部4.0m大采高，后分兩層各16m進行放頂煤開采。三、特厚煤層綜放開采合理布置方式的數(shù)值模擬研究三、特厚煤層綜放開采合理布置方式的

6、數(shù)值模擬研究1、工作面垂直應力（Szz）分析通過對兩種方案的垂直應力云圖（Szz）進行分析發(fā)現(xiàn)：(1)初采期間，兩種方案沿工作面面長方向和推進方向均存在應力降低區(qū)、支承壓力區(qū)和原巖應力區(qū)，并沿面長方向出現(xiàn)兩個峰值區(qū)域；(2)兩種方案在開切眼時均在工作面煤壁上方出現(xiàn)應力集中，應力集中范圍大致相等；(3)隨著工作面的推進，兩種方案均在工作面處出現(xiàn)應力降低區(qū)，應力值約為2MPa，在工作面煤壁前方出現(xiàn)應力集中，工作面超前支承應力峰值距煤壁約為1

7、5~20米，第二種方案超前支承應力的超前距離較第一種方案大，且應力值較大，由于超前支承應力峰值點為綜放開采頂煤破碎運移的始動點，因此第二種方案頂煤的破碎效果較第一種方案好；從工作面應力分布的角度進行分析發(fā)現(xiàn)，第二種方案較第一種方案優(yōu)越。2工作面破壞區(qū)分析通過對兩種工作面布置方案的破壞區(qū)圖進行分析發(fā)現(xiàn)：(1)兩種方案的頂煤破碎效果均較好，不僅頂煤破碎充分，且部分直接頂也發(fā)生了破壞，但第一種方案的直接頂破壞區(qū)比第二種方案較小，因此在工作面初