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《对厚煤层综采面煤壁片帮冒顶严重的原因分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第21卷第2期河北建筑科技学院学报Vol21No22004年6月JournalofHebeiInstituteofArchitecturalScienceandTechnologyJun2004文章编号:1007-6743(2004)02-0069-03对厚煤层综采面煤壁片帮冒顶严重的原因分析122温运峰,高永格,蔡振禹(1.山西省煤炭工业局,太原030012;2.河北工程学院,河北邯郸056038)摘要:通过对综采面围岩结构的分析,论述厚煤层工作面煤壁产生片帮冒
2、顶的机理,进而分析了易片冒区(ABC)的面积、变形量与煤层厚度的关系,从而说明了厚煤层综采放面煤壁片帮冒顶严重的原因。关键词:厚煤层;综放面;片帮冒顶中图分类号:TD823.25文献标识码:A我国从1978年起,从德国引进了G320-20/37型、G320-23/45型大采高液压支架及相应的采煤、运输设备,与此同时也开始研制和试验国产的设备。经过近30年的努力已取得了很大的进展。实践证明大采高综采是厚煤层一次采全高最好的方法之一,在条件适宜的煤层中使用该采煤方法与倾斜分层开采相比,它是一种高产高效的采煤方法,为改进我国厚煤层采煤工艺起到了巨大作用
3、,具体表现为:减少了矿井回采巷道掘进量;减少了分层开采时的铺网工序,节约网材,节省费用;降低掘进和辅助材料成本;改善了小断层对综采面的影响,扩大了综采的使用范围。但是该项技术中也还有一些问题没有得到很好解决,如煤壁片帮冒顶问题就是其中的一个。因此研究该问题对煤矿安全生产具有十分重要的现实意义。1煤壁片帮冒顶的机理众所周知,煤壁片帮冒顶是煤体在矿山压力作用下,煤体破碎后滑塌下来的一种矿压显现现象,冒顶是片帮的继续。冒顶将导致顶板的不连续,使支架受力不均,进而产生歪倒现象,失去对顶板的控制,严重时将导致顶板事故。随工作面的推进,在煤壁前方产生了支承压力(=
4、KH,K=2~4),在该压力作用下,煤壁一定深度内的煤体首先破坏,并且呈格里菲斯强度破坏特征,出现裂隙,该破坏区的范围与煤体强度及应力状态有很大关系。据相似模拟研究发现,在支承压力作用下,塑性区内的煤体产生向外的位移,位移量由里向外逐渐变大。在塑性区内,煤体处于极限平衡状态,支承压力的增加或煤体强度的降低均会导致该区煤壁外鼓量的增加,这是产生片帮的先兆。在工作面的推进过程中,老顶会发生周期性垮落,同时发生了已破断岩块的回转失稳(变形失稳),从而导致工作面顶板的急剧下沉,这种运动将通过直接顶而迫使煤层上部发生变形及破断,见图1。由于老顶回转角的不同,在煤层上层位
5、中形成的拉断区(上部)及压缩塑性变形区(煤壁及端面处)的情况也不一样。将老顶相同转角下所产生的破坏区连起来,就形成了老顶回转对直接顶煤的剪切破坏带,该带的位置与老顶的断裂位置有关,在这里值得特别指出的是压缩破坏区内煤体的块度及排列状态,将决定煤壁是否能片冒下来,而裂隙的密度在很大程度上决定着端面处煤体的块度。通过以上分析,在支承压力作用下已处于塑性破坏区内的煤体,在老顶回转作用下迫使直接顶产生位移,同时由于节理面与老顶回转引起的剪切破坏带方向一致,使工作面前方及上方直接顶呈碎裂块体状态,形成面面接触整齐排列,这种状态下煤体的抗剪能力大大降低,更使顶板难以控制,
6、因此在老顶来压期间是煤壁及端面处于最难控制的时期。收稿日期:2004-02-28作者简介:温运峰(1960-),男,河北辛集市人,工程师,从事煤炭管理工作。70河北建筑科技学院学报2004年由综采面矿压观测结果可知,顶板的下沉量与观测时间成正比,停采时间越长,顶煤的下沉量越大,对煤壁及端面区顶板的压缩破坏越严重,同时,由于节理面不可能是绝对平整的,在两面相对位移量较小时,凹凸不平处的相互咬合作用,使两节理面之间的摩擦力增大,当两面位移量较大时,这个作用就会失去,表现为沿节理面的大位移量,使工作面出现台阶下沉,或严重片帮,所以工作面停止推进,也是
7、导致煤壁片帮的一个主要原因。除上述原因外,影响煤壁片帮的其它因素还有,推进速度、节理裂隙方向、仰采角度、移架方式等。2分析煤层厚度对片帮冒顶的影响邢台局东庞矿大采高综采面煤壁片帮长度的统计结果也证实上述理论的正确性。据统计,老顶周期来压期间,工作面煤壁片帮长度累计为35~57m,平均为45m,占整个工作面长度的23.2~37.8%,平均为30.5%,工作面停产期间(1~2d),片帮长度为38~77m,平均为52m,占整个工作面长度的25.2~51.0%,平均为34.5%,非来压期间,片帮长度8~24m,平均为7m,占整个工作面长度的5.3~15.9%,平均为11
8、.0%。比较可知:老顶周
