3關(guān)于綜采放頂煤安全開采間題的認識-文庫吧
2025-08-12 15:49 本頁面
【正文】 回答保證高效益綜放條件問題，離開了具體煤層條件下，煤及巖層運動和礦山壓力分布顯現(xiàn)規(guī)律的研究，以及通過正確的開采決策進行控制可能性的研究，用“ 煤層硬 ” 、 “ 頂板堅硬 ” 這些相互孤立的 要素進行概括是不行的。同樣，實現(xiàn)安全開采 .即不出現(xiàn)沖擊地壓、瓦斯煤層突出等重大事故的條件，也不能簡單的從 “ 采高大，因此壓力大、危險大 ” 等想象出發(fā)。只有在對放頂煤開采煤層及頂板活動規(guī)律和礦山壓力分布顯現(xiàn)特征。及通過正確的開采設(shè)計決策進行控制的可能性進行客觀分析之后，才能作出正確的結(jié)論。 2 放頂煤綜采條件研究的采場結(jié)構(gòu)模型如前所述，什么條件適合 “ 綜放 ” ，并保證安全和達到高產(chǎn)高效的目標，不能用煤層硬度、開采深度及頂板等條件簡單的回答。必須抓住在該開采條件下，巖層運動和礦山壓力顯現(xiàn)特點及控制的可能性這個實質(zhì)和關(guān)鍵 .因 此，建立符 第 5 頁 共 18 頁 合客觀實際的綜放采場結(jié)構(gòu)力學模型，是正確進行 “ 綜放 ” 條件研究的基礎(chǔ)。提供回采工作面和巷道礦山壓力控制等開采設(shè)計決策及進行開采條件分析的完整采場結(jié)構(gòu)模型所包含的內(nèi)容如下：① 需控制的巖層結(jié)構(gòu)組成及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)（包括結(jié)構(gòu)厚度及跨度等） 。② 結(jié)構(gòu)邊界及相應(yīng)的支承條件 。③ 支承反力的大小和分布。正常開采情況下，煤壁的支承壓力作用下超前破壞的采場結(jié)構(gòu)模型如圖 3 所示。結(jié)構(gòu)模型中需要控制的巖層范圍，一般由采空區(qū)已垮落的巖層組成的 “ 直接頂 ” （圖 3 中 a所示）和運動明顯影響采場礦壓顯現(xiàn)的 “ 傳遞巖梁 ” 所組成的 “ 老頂 ” （圖 3 中 b所示）等兩部分組成。直接頂?shù)暮穸?mi 可由下式求出：式中 h 為采高（工作面一次采出的煤層厚度）， sa 及 ka 分別為巖梁觸矸點的沉降值和該處己冒巖層的碎脹系數(shù)。當老頂下位巖梁周期來壓步距 c1和來壓完成時控頂距 lk處的頂板下沉量 △ha 已知時，可以按下式近似算出 sa值代入式（ 1），推斷 m2值。對于未開始推進的工作面，當已知上覆各巖層分層厚度（依煤層柱狀或石門剖面圖），可按巖層失穩(wěn)冒落的條件，由下向上逐層推出既采高h 條件下的垮落巖層（即直接頂）總厚度 mi 值：如各分層采高相同（ hm=h），則當假頂完全壓實，即 kc≈1 時 ， mnm=mc1，冒高值與開采頂分層時相同 。但當假頂未壓縮，即 kc=ka時， mnm=nmc1，第 n 分層的冒高是第一分層冒高值的 n 倍。可見開采下分層時，假頂?shù)膲簩嵡闆r對冒高值大小有重大影響。實踐證明，對于一般 第 6 頁 共 18 頁 巖層覆蓋的采場，老頂總厚度大約為采高的 46倍，老頂所包含的 “ 傳遞巖梁 ” 數(shù)目，一般不超過 3 個。組成老頂各 “ 傳遞巖梁 ”的巖梁厚度為同時運動巖層的厚度之和。上下兩巖層同時運動的條件可由下式表示： 在生產(chǎn)現(xiàn)場，可以根據(jù)實測所得采場支架阻抗力或頂板下沉量隨工作面推進距離關(guān)系曲線直接推斷老頂巖梁數(shù)目及運動 步距值。老頂來壓時，直接頂和下位巖梁斷裂，破壞線深入煤壁前方，上覆巖層作用在煤（或巖）層上的 “ 支承壓力 ” （或相對應(yīng)的支承反力）明顯的分為兩個部分，是該采場條件下結(jié)構(gòu)模型的重要特征 .其中，處于 “ 內(nèi)應(yīng)力場 ” （圖 3 中 s1部分）中的煤體已經(jīng)破壞，其承受的壓力大小由直接頂和老頂運動的作用力決定。顯然，當老頂來壓完成進入穩(wěn)定狀態(tài)后，該部分煤體的支承反力只要平衡直接頂?shù)淖饔昧纯?。分布?“ 外應(yīng)力場 ” （圖 3 中s2 部分）煤體上的支承壓力由上覆巖層的總體作用力所決定，其大小分布范圍受直接頂和老頂?shù)挠绊戄^小。當開采深度較小，或者 煤層強度較高，支承壓力不足以超前破壞煤壁的情況下，采場的結(jié)構(gòu)模型如圖 4 所示，即直接頂及老頂?shù)臄嗔哑茐膶⒃诿罕谔幇l(fā)生， “ 內(nèi)應(yīng)力場 ” 的范圍（ s1）將趨于零。目前，作為實用礦山壓力理論的核心 — 礦山壓力分布、礦山壓力顯現(xiàn)與上覆巖層（直接頂及老頂）運動間關(guān)系的理論研究已經(jīng)取得重要成果，通過礦山壓力顯現(xiàn)推斷上覆巖層運動和支承壓力分布，實現(xiàn)對頂板 第 7 頁 共 18 頁 活動和礦山壓力分布預(yù)測預(yù)報的 “ 井下巖層動態(tài)觀測研究方法 ” ，已有了廣泛的實踐基礎(chǔ)。在生產(chǎn)現(xiàn)場針對具體煤層和開采條件建立采場結(jié)構(gòu)模型的工作已經(jīng)進入到實用階段 .采場結(jié)構(gòu)模型的類型和相應(yīng) 的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定之后，開采方法的選擇、開采參數(shù)確定等設(shè)計決策，也就有了科學的基礎(chǔ)。例如：知道直接頂?shù)暮穸?m2 及老頂下位巖梁的厚度 me1 和來壓步距 ce1 就能夠按下列要求選擇綜采支架，排除推垮工作面和壓死支架等重大事故：支架的允許縮量： εrδha 式中： sr— 支架支護面積 =支架寬度（ b） 控頂距（ lk）， msup2。δha — 下位巖梁裂斷來壓觸矸時的最大采場頂板下沉量， m。δhrmin — 上位巖梁裂斷前計算或?qū)崪y到的最小采場頂板下沉量 。X402。x— 懸頂系數(shù)同樣，知道了采場結(jié)構(gòu)力學模型，為相鄰工作面準備的回采巷道位 置、開采或準備的時間以及正確的維護方法，也不難確定。其中，屬于有內(nèi)應(yīng)力場的結(jié)構(gòu)模型（如圖 3 所示），如果不出現(xiàn)底鼓等情況，則正確的設(shè)計決策分別為：沿空留巷（圖 3 中 1 的位置）：此時支架阻抗力最小需平衡
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