急斜煤层开采老顶破断力学模型分析VIP专享VIP免费

急斜煤层开采老顶破断力学模型分析1贾正奎1，王俊超1,2（1.四川广旺集团船景煤业有限责任公司，四川宜宾，645253；2.西安科技大学能源学院教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室，陕西西安710054；）摘要：根据现场实测和实验室相似材料模拟,说明急斜水平分段放顶煤开采悬露顶板的破断为板结构破断。为研究急斜煤层水平分段放顶煤开采过程中顶板变形的影响因素,论文根据弹性力学理论建立了狭长薄板弹性变形力学模型,着重研究这种狭长板在复杂荷载作用下,围岩破坏移动规律以及煤层倾角、水平分段高度对顶板挠曲变形量影响程度,为了解大幅度提高顶煤高度后矿压显现规律以及有效地进行岩层控制和治理地表塌陷提供科学依据。关键词：急斜煤层；水平分段放顶煤；悬露顶板；板结构破断AnalysisofdestructionmechanicalmodelofmainroofinsteepcoalseamsminingJiaZheng—Kui1,WangJun—chao1,2(1.SichuanGuang-wangChuan-jingcoalLimitedLiabilityCompany,sichuanyibin645253；2.Xi'anUniversityofScienceandTechnologyKeyWesternChinaLaboratoryofMiningandDisasterControlforMinistryofEducation,Xi’an710054)Abstract：Thedestructionofsuspensiondewroofisexplainedboarddestructioninhorizontalsectiontopcoalcavinginsteepcoalseamsminingbythefieldmeasurementandsimilarmaterialsimulationinlaboratory.Inordertostudysomeinfluencingfactorsofmainroof’sdeformationinhorizontalsectiontopcoalcavinginsteepseamsmining,thenlongandnarrowthinelasticdeformationmechanicsmodelisbuiltbytheElasticmechanicstheory.ItisfocusedonresearchofthiskindoflongandnarrowboardundercomplexloadswithsurroundingrockdamagemovementruleandCoalSeampitch、heightofhorizontalsubsectiononinfluencedegreeofbendingdeformationofroof.Itprovidesthescientificbasistounderstandgreatlyimprovedaftertheheightoftoprockpressureregularityandcontroleffectivelystratabehaviorandmanagesurfacesubsidence.Keywords：steepcoalseams；horizontalsectiontopcoalcaving；suspensiondewroof；boardstructuredestruction急斜煤层是指埋藏倾角为35°～55°的煤层.世界主要产煤国家均有储量不一的这类煤1作者简介：贾正奎（1976-），男，四川省广元市人，采矿工程师，从事矿山压力及巷道支护方面的研究。E-mail：136554061@qq.comTel：18283116823层.在我国急斜煤层储量约占煤炭总储量的14.05%,主要分布在四川、新疆、广东、福建、甘肃、内蒙古及东北等省(区),年产量占全国煤炭总产量的8%～10%,但有些省(区)大倾角煤层的产量占有很大的比例,如四川省煤炭产量的40%～50%来自于这类煤层[1].迄今为止,急斜煤层开采方法一直比较落后，主要是由于急斜煤层开采矿压显现及岩层移动特征比较复杂：(1)顶板破断垮落岩块沿底板向工作面下部采空区滑、滚(倾角大于垮落岩石自然安息角),走向长壁开采时在工作面线长方向形成不均匀充填特征,从而导致工作面不同区域矿压显现不同[2],通常中上部矿压显现较下部剧烈；(2)除顶板垮落外,急斜煤层底板也会出现破坏滑移[3].当顶板垮落(移动)的趋向和速率与底板破坏滑移趋向和速率不同时,会引起工作面􀀂底板-支架-顶板系统失稳,导致灾害性事故发生；(3)由于重力的法向及切向分量随倾角增加而变化,使得切向分力增大而法向分力减小,因此,工作面支护系统所受的工作载荷变小,而引起支护系统失稳的外载加大,工作面支架滑、倒及架间挤、咬现象加剧.所以,工作面岩层控制的重点不是提高支护系统的工作阻力,而在于加强支护系统的稳定性[4]；目前,我国急斜薄及中厚煤层采用各种类型的长壁开采,工作面长度60～80m,比起缓斜煤层长壁开采工作面长度150m～250m要小得多。急斜特厚煤层主要采用水平分段综采放顶煤开采,水平分段高度10～16m,开采过程中顶板沿走向悬露的是一个狭长条。现场实测和实验室相似材料模拟,说明了急斜水平分段放顶煤开采悬露顶板的破断为板结构破断[5,6]。本文建立了狭长薄板弹性变形力学模型,着重研究这种狭长板在复杂荷载作用下,围岩破坏移动规律,以及倾角、分...