第卷年第月期岩石力学与工程学报匆超长综放工作面覆岩关键层破断特征及对采场矿压的影响“缪协兴中国矿业大学钱鸣高徐州摘要从模拟试验和现场实测发现随着综放工作面长度的增加采场覆岩关键层的破裂块度将相应减小因而采场来压均匀便于顶煤破碎和放出但会发生主关键层来压现象必须采取相应措施将其加以有效控制关键词分类号采矿工程牛超长综放工作面采场矿压关键层主关键层来压文献标识码文章编号一一一粉多火公勿引言多年超长综放工作面的顺利快速推进要依靠有效的采场矿压控制为基础大家知道采用综放开采一次采出厚度大采场覆岩活动强烈如果大幅度综放开采技术在我国的发展已经历了的历史经过深入研究和开发综放技术己趋于成增加其工作面长度必将引出一系列的矿压新问题在这方面的研究中以采动覆岩的关键层理论,‘为基础尤其是低位放顶煤技术采高产高效的主导技术熟已成为我国厚煤层开从相拟材料模拟试验现场矿压观测与控综放技术利用割一制实践等方面研究超长综放工作面覆岩关键层破部分煤和放一部分煤来实现厚煤层一次采全高能在一个工作面上实现多点出煤明显并断特征及对采场矿压的影响其技术优势十分但是与国外综采技术产量比较虽然综放相拟材料模拟试验及分析我国第一个超长综放工作面工业性试验选在潞安矿区王庄煤矿技术在我国己经发挥出了一定的技术优势优势的潜力还很大单产和效益还有望大幅度提高年今但技术如大幅度加长工作面长度其超长综放工作面其面长达月日收到初稿年月日收到修改稿国家自然科学基金重点资助项目和博士点墓金资助课题〔田作者缪协兴简介男抢岁博士现任中国矿业大学理学院教授博士生导师主要从事工程力学和岩石力学与工程方面的教学与科研工作岩石力学与工程学报年是目前世界上最长的综放工作面架受力将较为均匀便于破碎顶煤因而可提高顶运用采动覆岩关键层的判别方法和程序得到煤的冒放性和回收率与短工作面情况比较这里王庄煤矿超长综放工作面的主关键层距地表的支架受力均匀是指支架长期处于工作面来压影响距煤层为砂岩层厚度为状态因而顶煤不断处于较强受压状态破碎状况运用关键层理论对犯超长综放工作面覆岩关键好层破断规律分析知布置普通长和超长在采深较浅的情况下布置超长综放工作工作面其破断特征有明显不同见图图分别面会造成采动覆岩主关键层的剧烈运动引起采场是长工作面和长工作面覆岩关键层的来压和地表大幅度快速沉陷同步出现即采场出现四周固支板结构的采动破裂模拟试验结果的照片主关键层来压现象此时如采动覆岩砌体梁结构图中可以看到模拟长工作面关键层破碎出现滑落失稳型失稳〕必将造成采场矿压事块度明显小于长工作面情况并且周期性破故因此超长综放工作面开采必须对主关键层来断沿工作面方向出现不同步现象而长情况压实施有效控制深部的岩层移动和地表沉陷分析基本是同步的两者平均周期破断距之比约为表明在与王庄煤矿工作面同样的开采条件根据同样推进距范围内两种情况的关键层破碎下工作面长后将出现主关键层来压现象块度数统计长者与短者关键层的破碎块数之比约为也即长综放工作面覆岩的关键层采场矿压显现规律及控制破碎率约为长综放工作面覆岩破碎率的倍在王庄煤矿超长综放工作面回采期间对左右覆岩关键层破碎块度小即采场来压强度小采场矿压显现进行了较为系统的观测测试主要利且均匀用了自动化监控系统和围岩活动深孔观测及支架工况观测等手段现场实测表明超长综放工作面开采采场老顶来压即一般意义下的采场来压强度较小初次来压步距为一沿工作面方向不同步鑫老顶破断成多块垮落周期来压步距为一羹沿工作面方向明显不同步加之采场顶板受断层切割影响工作面在推进期间一直有区段处于周期来压状态与预计分析基本一致当工作面推进时发生主关键层来压现象地表和工作面同时受主关键层来压产生剧烈影响此时地表出现明显裂缝最大下沉处达超前影响影响订模型面长一模型面长角最大下沉点的下沉速度达图采场覆岩关键层破断对比试验关键层来压时的支架动载系数明显高于周期来压时的支架动载系数具体对比情况见表主关键层来压与周期来压的动载系数之比为鉴于上述试验现象可以得到如下结论表工作面支架来压时的动载系数超长综放开采由于顶板和关键层破碎块介度小于普通开采一般采场矿压显现程度将小于普架号老顶来压动载系数主关键层来压动载系数通开采但是由于工作面长且顶板破碎块度小‘周期来压步距短沿工作面方向来压不同步将造黝“成生产期间工作面上始终有区段存在周期来压使工作面矿压和生产管理一直处于紧张状态由于超长综放工作面开采顶板破碎块度小周期来压步距短囱此在工作面推进期间支第卷第表期缪协兴等超长综放工作面拨岩关键层破断特征及对采场矿压的影响工作面支架的工作状态最大工作阻力瓜架进行及时检修外对乳化液供液方式进行了重大改造将工作面支架分成上下两组增加一台泵站架号初撑力均方差均方差加权工作阻力均方差分别对两组支架采用双泵双回路供液经过改造后支架初撑力示架的值有了很大的提高如表所当支架初撑力提高后彻底控制了端面冒顶和解决了超长综放工作面片帮及工作面顶板下沉量顶板的控制问题石】石表泵站供液系统改造前后支架初撑力的对比架平均值工作面支架沿工作面长度方向受力架的支架号改造前改造后】平均值石分布见表由表可见开采初期超长综放工作面支架的实际初撑力偏低长综放工作面老顶破碎块度小其主要原因为超提高率相对支架动载系数泵压损失较大就小另外工作面长度加大以后和支架工作状况不是很好串液漏液现象严重结语当发现这种现象后及时调整了泵站布置及对支架超长综放工作面生产实践证明布置超长综放阀组系统进行了检修提高了支架的初撑力工作面能使综放单面单产和效益成倍增长当然从循环末阻力和时间加权阻力的数据得到同时也引起了一些采场矿压及安全方面的新课题超长综放工作面所选用的主关键层破断时型在推广普及这项新技术时必须研究清楚和加以有效控制放顶煤液压支架的工作阻力基本满足要求当覆岩本文研究表明超长综放工作面采场覆岩关工作面个别支架安全阀开启达键层破碎块度较普通短工作面小由此一方面到额定工作阻力值没有达到额定值但绝大部分支架的工作阻力还使采场来压强度小破碎和放出现象且压力分布均匀有利于顶煤另一方面会出现覆岩主关键层来压预报和有效控制另外压力在开采初期支架前柱压力均大于后柱必须加强预测平均大于后柱支架前后柱压力很不均匀施对于这种现象也必须及时调整支架控制措参考文献朱光亚中国科学技术前沿】上海上海教育出版社北京综合现场实测的分析结果可以得到钱鸣高刘听成矿山压力及其控制【煤炭工业出版社型放顶煤液压支架基本适用于超长综放工作面整层放顶煤开采但主关键层钱鸣高缪协兴许家林等岩层控制的关键层理论【】徐州中来压时部分支架受力较大压时的支架工作状态监控必须加强对主关键层来国矿业大学出版社针对工作面加长以后缪协兴钱呜高采动岩体的关键层理论研究新进展〔中国矿业液压管路的损失较大损坏较多再加上工作面中部支架阀组漏液现象比较严重大学学报支架串液造成工钱鸣高缪协兴采场砌体梁结构的关键块分析煤炭学报作面实际初撑力较低一系列问题带来煤壁片帮和端面冒顶等除对损坏支采用的具体技术措施为
