开采后围岩移动的矿压特征与回采工作面支撑压力.pdf

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1、第5卷第6期黑龙江科学V01．5No．62014年6月HEILONGJIANGSCIENCEJune2014开采后围岩移动的矿压特征与回采工作面支撑压力刘子馨(双鸭山市煤安煤炭技术咨询公司，黑龙江双鸭山155100)摘要：回采工作面是矿井采煤生产的内脏，最基本最主要的载体。按回采工作面内煤层的赋存条件，运用各种技术装备进行生产工作的技术和方式，即回采工艺。本研究主要阐述了开采后围岩移动及矿压特征、回采工作面的支撑压力等技术问题。关键词：围岩移动；矿压特征；回采工作面；支撑压力中图分类号：TD323文献

2、标志码：B文章编号：1674—8646(2014)06—0151—011开采后围岩移动及矿压特征1ocb曲线所示，在煤壁上方垂直应力为最大值amax，煤壁深1．1矿山压力及矿山压力显现处o1逐渐减小。但煤壁处为自由面、抗压强度较小。煤壁附近埋藏在地下的煤体及岩体在未开采和未受开采影响前，处煤层产生压缩变形后，omax便逐步向煤体深处转移。如图1于应力平衡状态。开掘和开采后，原岩应力的平衡状态受到破中曲线2与3所示：坏，工作面或巷道上方的岩体由于失去支撑，重量会转移到前方．iii函蕊的煤壁和采空区的矸石

3、上，使煤壁受力增加并出现内移现象，此现象即应力集中及应力重新分部。这种应力的变化过程必然影—一响顶板及围岩的稳定性，出现井下常见的顶板下沉及垮落、底板的隆起、煤壁的片帮、支架的变形与破坏、冲击地压、地表移动等蜢：一系列现象。矿压即由于开掘和开采破坏了周围岩体及煤体原—竿一车来的应力状态，造成围岩中的应力重新分布，在围岩和支撑物上图1工作面前方支撑压力分布图表现出力。而因这些力的作用在回采工作面周围出现的一系列煤壁深处由于水平方向的挤压力逐渐增加，所以，煤块便由力学现象，如顶板下沉、顶板下沉速度及支架载

4、荷变化等即矿压单向受力状态逐步过渡到三向受力状态，其抗压强度也逐渐增显现。加。在工作面不断推进时，垂直应力的峰值omax便稳定地处1．2直接顶的初次垮落于煤壁深处。图中侧向应力13"2，也在增至入o1-rH后渐趋在工作面自开切眼开始推进一定距离后，直接顶岩层跨度稳定。回采工作面前方煤层内支撑压力的分布范围，一般从工作增大至极限跨度，这时，在其自重与上覆岩层的作用下便开始垮面前方1～3m处开始，直至30～40m，甚至有时深入煤层近落，即直接顶的初次垮落。直接顶的初次垮落，有时需要人为控1OOm左右即开始

5、变形。其最大应力值约距煤壁5～15m。制，即初次放顶。初次垮落步距的大小，决定于直接顶的岩层力回采工作面后方采空区已冒落矸石上的压力分布如图2所学性质、厚度以及直接顶内节理裂隙的发育程度。由于岩层垮示。测定的工作面条件是：采深163m，工作面长120m，回采第落、破碎、体积膨胀，直接顶垮落后其堆积的高度要大于直接顶一分层，测点设在距开切眼600m处。靠近工作面处支撑力最岩层原来的厚度。减小直接顶垮落岩堆与老顶之间的空隙，有利小，往后是一个逐渐增加的过程，在工作面后方冒落矸石所受压于控制老顶活动。力恢复

6、到rH或比rH稍大一点后逐渐趋于平稳。1．3老顶的初次垮落1．3．1老顶初次垮落前的岩层结构老项的初次垮落。随着工作面继续推进，直接顶不断垮落，老顶悬露跨度逐渐增大，直至达到极限垮度时，老顶将出现断裂，进而发生垮落。老顶在采空区第一次垮落称为老顶的初次垮落，老项由开始破坏直至垮落一般要持续一定时间，甚至有时在老顶垮落前的2～3d，即出现顶板断裂的Ⅱ向声等来压预兆。老顶P一压力增长值；L～离工作面距离；1一测点靠近运输巷lOre处；2一测点离运输巷30m处；初次垮落步距。老顶初次垮落时，其悬露跨度即为老

7、顶初次垮落3一测点在工作面中部；4一测点离回风巷20m处步距，即初次来压步距。该值决定于老顶的岩石性质、厚度等因图2采空区压力分布图素。如遇到断层，即可能减小老顶的垮落步距。回采工作面前后方支撑压力的特点主要有：第一，回采工作1．3_2周期来压面前方煤壁一端几乎支撑着回采工作空间上方裂缝及其上覆岩随着工作面推进，老顶的这种垮落现象，将周而复始地出层大部分重量，即工作面前方支撑压力远比工作面后方支撑压现，使工作面矿山压力周期性明显增大，此现象即为周期来压。力大。第二，工作面煤壁及采空区垮落带是随着时间向

8、前移动老顶为厚度较大的整体坚硬岩层时，其周期来压步距较大。如果的，因而工作面前后方支撑压力带也随着时间向前移动。第三，老顶上方岩体系由松软岩层组成，该松软岩体会给老顶施加很由于裂缝带内形成了以煤壁及采空区垮落带为前后支撑点的拱大的载荷，可能使老顶的周期来压步距缩短。若老顶由几层岩层式平衡，所以回采工作空间处于减压区范围内。构成，其力学性质各不相同，则可能在周期来压中，包含几个小在采区范围内进行回采工作，需开掘一系列巷道通达回采的周期来压。工作面，用以通风