急倾斜煤层工作面矿压规律研究.pdf

『 7 ／ 2 0 0 0 耳 l 2月矿业安全与环保第2 7 基第6 期摘要通过对急倾斜煤层s - 牛面矿压的宴测研究，乒清了诚工作面的矿压显现规律为该工作面选取可靠台理的支护方式和加强磺板管理提供了科学依据。，．荤警； A 醐8 95 20慧00 06 00 19 02 中图分类号 T D 32 3 文献标识码文章编号 1∞ 44 1 一一急倾斜煤层开果后，由于采场上覆岩层载荷沿层面方向的分量增加，而法向分量却相对减小，因此造成其矿压显现规律与倾斜煤层有显著的差异。固此弄清急倾斜工作面的矿压显现规律，根据具体情况形成新的压力与支护相互作用关系，可以大大提高采场的安全生产能力 1基本情况南桐矿务局砚石台煤矿 4 6 0 3 S ．【作面位于一 2 5 0 m水平首采区．上为 3 6 0 3 5 采空区，下为 4 6 0 3 5 段未开拓区，南邻 4 6 0 1 N t 段．北为 4 6 0 3 N ．未布置区。该段采 6 煤层，平均煤厚 1 ． 7 1 m．较稳定．平均倾角 9 5 。，具有软分层，其厚度为 0 4～ 0 ， 6 m 该采面采用直线长壁采煤法，工作面采用 D Z 2 0 2 5 ／ 8 0型单体液压支柱支护．支护密度 1 5 6 根／，排、柱距均为 0 8 m 工作面采用全部垮落法管理顶板。最大控顶距 4 0 m，最小控顶距 2 ． 4 m，放顶步距 0 8 m。 2 工作面观测内容和方法为了掌握该急倾斜煤层工作面的矿 t l J 压力显现规律，共进行了 1 4个循环的常规矿压观测在工作面观测的主要内容是支柱载荷量；顶底板相对移近量；活柱下缩量和工作面现场描述【描述工作面支护状况，顶板来压时的征兆和顶板节理裂隙情况．以便为分析观测数据提供参考依据。。根据急倾斜煤层沿倾向矿压显现的不同特点，工作面沿倾向分别布置上、中、下三个测区用阻力巡检仪测定各测区内单体支柱的工作阻力；用标点法测支柱活柱下缩量；用 D D J位移测杆和 A D L一 2 ． 5型测杆测定顶底板相对移近量。收稿日期 2 0 0 0 0 6 0 】作者筒介代高飞 f 1 9 7 4 一J ．男．博士．现越事山压士和岩体移动研究工作。 3 工作面矿压显现规律 3 ． 1 工作面支架载荷特征及受力分析观测结果如图 1 ～ 4所示。图中 1 、 2 、 3表示上、中、下测区从观测结果看出，整个观测期问支柱初阻力、工作阻力均较低，顶底板移近量不大，上、中、下测区支柱初撑力达到 5 0 k N 上的分别占 5 2 4 ％、 9 5 ． 2 ％、 8 1 ％；支柱工作阻力沿走向变化很小．与初撑力的变化基本一致整个观测期问，支柱工作阻力利用率均不高．到第三排时．上、中、下测区支柱平均工作阻力分别为 8 3 ． 0 9 k N、1 0 0 6 6 k N、 9 7 3 4 k 。但顶底板相对移近量较大，最大可达 1 1 3 ram ，从工作面倾斜方向看，上、中、下测区支柱初撑力平均分别为 5 7 ． 6 5 k N、 7 8 3 k N和 l 7 l 7 k N 。观测到第三排时，支柱工作阻力增量分别为 2 7 ． 4 6 k N、 2 2 ． 3 5 k N和 2 6 1 7 k N 即沿工作面倾斜方向支柱工作阻力变化是上部最大，中、下部次之。其中，中部工作阻力增量较小的原因是支柱平均初撑力较大，而支柱工作阻力与初撑力之间近似按对数关系增大．故中部工作阻力增力较小。图 2 工作面顶底板移进量曲线 1 9 维普资讯 2 0 0 0年 1 2月 2 。 o／己 7 f p、一 7 o 矿业安全与环保第2 7 卷第6 期某 V 求 l叮 di s t a n c e m 图 3 顶底板平均移近速度 l 吼d k N 图 4 第三排支柱工作阻力公布频度同时由初撑力和支柱末排工作阻力观测结果回归分析可知随着支柱初撑力的提高．支柱工作阻力近似呈对数函数关系增长，其回归方程为尸 58 ． 4 I nPo一1 5 2 3 3 r0 ． 9 7 其中尸支柱工作阻力 k N ；支柱初撑力 k Nj ；广 - ～相关系数。该工作面临界工作阻力为1 0 3 ． 4 4 k N 工作面初撑力不高，顶底移近量和支柱下缩量均不夫。因此．尽管现有支护设计参数能有效控制顶板，但从经济效益角度来看，应提高支柱工作阻力的利用率一为达到此目的，建议在可能情况下，减小采面支护密度；也可以用 Q Z q b 8 0 单体液压支柱或嘶 0 型单体液压支柱支护。 3 ． 2 工作面初次来压和周期来压在工作面上测区第 4个循环时，上测区顶板来压，动载系数约为 1 ． 4 7 ，而中测区和下测区在第二个循环就同时出现来压现象，平均动载系数为 1 ． 8 8 。到第 l 4个循环，上、中、下测区同时来压，平均动载系数为 1 ． 3 8 。观测期问共经历了两个来压周期。其中上测区来压动载系数最大为 2 0 。老顶显著运动步距为 1 ． 6 m，相对稳定运动步距为 8 ． 4 m。一文舟蠢进行煤炭． _ ‘ 亿 6 『 1 美国新墨西哥州怀特沙漠试验地区刊莫尔实验皇，使用田篮型进行些的第一次塑获得成功。它是用太阳能将煤炭加热到 1 9 2 0 ℃ ．生产出可燃煤气。含有一氧化碳 2 6 9 ％、氢 5 0 ． 9 ％、甲烷 5 ． 4 祭、碳氢化合物 0 ． 7 ％、二氧化碳 1 6 ． I ％这个实验室使用的日光屏是由许多可活动的平 4 结语 1 工作面上测区顶底板相对移近量最大为 l | 3 ra m，较中下部分别大3 3 ra m和4 3 ram，这表明直壁工作面的矿压显现严重不均．造成其上测区顶板较破碎、支柱工作阻力上升慢，不能有效地控制上测区的顶板下沉。 - 2 直壁工作面老顶周期来压步距为 l O m．其中老顶显著运动步距为 1 ． 6 m，相对稳定运动步距为 8 ． 4 m ．工作面上测区的周期来压最大能量动载系数达到 2 ． 5 6 。直壁工作面的支柱初撑力和工作阻力均不高其上、中、下测区的平均初撑力分别为 5 7 ． 6 k N、7 8 ． 3 k N和 7 1 ． 2 k N，支柱至第三控顶排时上、中、下测区的平均工作阻力分别为 8 3 ． 1 k N、 1 0 0 ． 7 k N和 9 7 ． 5 k N 支柱工作阻力增量分别为 2 7 ． 4 6 k N、 2 3 ． 3 5 k N和 2 6 ． 1 7 k N 这表明直壁工作面要增大支柱工作阻力来控制顶板的下沉，即直壁工作面顶板释放的能量较大。 { 3 直壁工作面上部的顶板移近量较大其中直壁工作面上测区的最大顶底板移近量达 l 1 3 mm。 f 4 建议在可能情况下．减小采面支护密度．提高支柱工作阻力的利用率。 5 对于急倾斜煤层，直线长壁采煤法有其自身无法克服的缺点。由于倾角很大，使工作面中上部冒落的矸石滚向下部，造成工作面沿倾斜方向的矿压显现严重失衡．使采场顶板控制难度加大。同时，急倾斜煤层工作面经常发生窜矸、堵面、推底、坠人、浮矸下滑伤人等事故，使急倾斜煤层工作面的安全生产受到威胁。并且由于倾角的原因，支柱工作阻力利用率也不高因此在急倾斜煤层中革新采煤方法已势在必行俯伪斜采煤法就不失为一种好方法参考文献【 l I 任德惠．井工开采矿山压力与控制 [ M] 重庆重度，学日版社． 1 9 9 3 f 2 1 锭鸣高．刘昕成矿山压力与顶板管理[ M] ．北京煤炭工业出版社． I 9 9 2 责任编辑秦文贵面镜组成的。阳光是由日光屏反射到固定的凹聚焦镜上。弦凹镜将日光集中在直径为 1 2 ． 7 c m的点上，给气化器中的煤炭加热。加八蒸气或二氧化碳与煤炭进行反应，生产出中等质量的煤气。这项工艺的优点是节省昂贵的纯氧，由于不需要煤炭提供热量，每吨煤炭可获得较多的煤气；污染少，在煤气中可储存太阳能 1 5 ％，这种煤气可转到太阳能不充分的地方使用【美] 世界煤炭 1 9 9 9年 1月，福连摘译暑里导 I p 维普资讯