煤矿开采过程中采煤工作面老顶初次来压步距及周期来压步距的计算方法.pdf

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1、煤矿开采过程中采煤工作面老顶初次来压步距及周期来压步距的计算方法常龙田庆祝周伟(菏泽煤电公司，山东菏泽274704)摘要:本文主要介绍了采煤工作面老顶初次来压步距及周期来压步距的计算方法及彭庄煤矿1306采煤工作面的计算实例。关键词:老顶初次来压;老顶初次来压步距;老顶载荷;梁式断裂;板式断裂doi:10．3969/j．issn．1008－0155．2013．10．056中图分类号:F403．7;TD92文献标志码:B文章编号:1008－0155(2013)10－0094－031306采煤工作面位于彭庄煤矿东翼

2、采区(地面标裂时的极限跨距为:高－465．8m－585．3m)轨道下山以南，西至1304面皮2ＲT带顺槽，南至三维物探煤层冲刷区，工作面走向长L1=h槡q……(1－3)11670m，回采长度1537m，工作面长度150m左右。开采2．按照简支梁的计算煤层为3下煤，煤层赋存稳定，结构简单，普氏硬度系若以最大剪应力最为岩层断裂的依据，最大剪切数1．8，煤层倾角7．5°～14°，煤层厚度变化较大，平均qL2．19m，3下煤为低灰、低硫、特低磷、高挥发份、高发热力发生在梁的两端，Qmax=。因此最大剪应力2量，富油、中

3、等黏结性的气煤。其中3下煤上距中、粗3qL(τxy)max=。砂岩24．87m，下距6煤40．08m，下距三灰55．32m。工4h作面直接顶为细砂岩，厚度约为5．76m，岩石硬度系数当(τxy)max达到极限强度ＲS，形成的极限跨距为:f＞5．5;老顶为粉砂岩，厚度约为6．77m，岩石硬度系数4hＲsL1=……(1－4)f＞5．5;直接底为粉砂岩，平均厚度10．68m，岩石硬度3q系数f＞5．5。考虑为简支梁，当σmax=ＲT时，梁达到极限跨距:考虑到初次放顶前支架初撑力的作用，则不至于ＲT形成离层的条件为:L

4、1=2h槡3q……(1－5)1关键是确定老顶岩层梁所承受的载荷q。一般老顶上方的岩层由好几层岩层组成，因此，老顶岩梁的极限跨距所应考虑载荷的大小，需根据各层之间的互相影响来定。采动覆岩中的任一岩层所受载荷除其自重外，一(1－1)般还受上覆邻近岩层的相互作用产生的载荷。根据组合梁原理，组合梁上每一截面上的减力Q和弯矩M都式中:q1－加于老顶上的载荷;rh1－老顶自身单位由n层岩层各自的小截面负担。其关系为:长度的载荷;L1－初次垮落步距;∑h－直接顶厚度;h1Q=Q1+Q2+…+Qn－老顶厚度;E1、E2－老顶、

5、直接顶的弹模;J1、J2－老M=M1+M2+…+Mn顶、直接顶的断面惯矩;p－支架的支护强度，以单位面每个岩层梁在其自重作用下形成的曲率Ki与弯3积的支撑力计算;r－上覆岩层的平均体积力，kN/m。矩(Mi)x的关系为:一、老顶梁式断裂时的极限跨距1(Mi)xki==……(1－6)1．按照固支梁的计算ρEiJi12此时由于各层岩层组合在一起，上下层的曲率必最大弯矩发生在梁的两端，Mmax=－qL。因此12然趋于一致，从而导致各层岩层弯矩形成上述的重新该处的最大拉应力σmax为:分配。这样便形成了如下的关系:2M

6、MMqL12nσmax=2……(1－2)==………(1－7)2hE1J1E2J2EnJn当σmax=ＲT时，即岩层在该处的正应力达到该处(M1)x=E1J1，(M1)x=E1J1，…(M1)x=E1J1即的抗拉强度极限，岩层将在该处拉裂，为此，这种梁断(M2)xE2J2(M3)xE3J3(Mn)xEnJn收稿日期:2013－06－11作者简介:常龙(1986—)，男，山东日照人，毕业于中国矿业大学(徐州)采矿工程专业，助理工程师，现在山东鲁能菏泽煤电开发有限公司计划经营部工作。·94·而Mx=(M1)x+(M2

7、)x+…+(Mn)x式:①四周均为实体煤固支的板;②一边采空区或断E2J2+E3J3+…+EnJn层简支、三边固支的板;③两邻边简支、两邻边固支的Mx=(M1)x(1+EJ)板;④三边简支、一边固支，即俗称孤岛工作面条件下11E1J1Mx的板。(M1)x=2．为进一步分析老顶的破断步距，由板模型的应E1J1+E2J2+…EnJndM力分析表明，在四周固支条件下，老顶处于极限悬露状由于=Q，故，dx态时，四固支边形成负弯矩区，其最大弯矩值Ma在长E1J1固边中部，而在采空区中心处形成正弯矩区，其最大主(Q1)x=

8、EJ+EJ+…EJQx222222nn弯矩为Mc=槡Mx+My。根据Marcus修正解可得:dQ(1－μ2)且=Q，则，M

9、=(1+μλ2)qa2……(3－1)dxa41112(1+λ1)E1J1(1－μ2)(q1)x=qxM=(μ+μ2)qb2……(3－2)E2J2+E2J2+…EnJnc12(1+λ4)1133=rh+rh+…+rh;J=bh1，Jbh2，…式中μ－岩层的泊松比;式