大采高综采支架工作阻力综合分析与确定

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第２８卷第２期

２００８年６月西安科技大ＪＯＩ『ＲＮＡＩ．ＯＦⅪ’ＡＮ学学报Ｖ０１．２８Ｎｏ．２ＵＩⅡｖＥＲ：ＳⅡＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＩＯＧＹＪｕＩＬ加１０８文章编号：１６７２—９３１５（２００８）０２—０２５４—０５

大采高综采支架工作阻力综合分析与确定

李龙清１，荆宁川２，苏普正１，张杰１，秦国玉３

（１．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７ｌ００５４；

２．神华宁夏煤业集团，宁夏银川，７５０００１；３．金川集团公司龙首矿，甘肃金昌７３７１００）

摘要：通过基于全波形声发射的岩石力学特性参数试验及分析，６．２ｍ大采高综采支架工作阻力物理相似模拟，采用．ＦＬＡＣ３Ｄ三维有限差分计算分析等方法和手段，分析工作面向前推进过程中上覆岩层的垮落、破断对工作面支架支护阻力的影响，并对模拟支架工作阻力进行了统计分析，确定了合理支护强度或合理支架工作阻力，为羊场湾煤矿６．２ｍ大采高工作面的安全开采和支架工作阻力参数的确定提供了科学的依据。

关键词：大采高；相似模拟；ＦＬＡｃ３Ｄ数值分析；矿压规律；支架工作阻力

中图分类号：ＴＤ３２２文献标识码：Ａ

Ｏ引言

神华宁夏煤业集团公司羊场湾煤矿是该集团的特大型矿井。在羊场湾煤矿开采的２。煤层中装备的２个综采工作面，均采用走向长臂全部垮落采煤法，采高４．Ｏ一４．５ｍ，综采支架工作阻力６３００ｋＮ。准备接续的１１０２０３工作面煤层平均厚度为７．２ｍ，煤层倾角一般８—１５。，局部达２００左右，走向方向煤层起伏坡度一般为８０左右，最大达１４。左右。为了提高煤炭回收率，拟采用大采高一次采全厚开采工艺。根据目前我国采煤机所能实现的最大采高，确定工作面最大采高为６．２ｍ。工作面走向长度２

长度２４０—３００ｍ。目前按工作面走向长度４００００００—４０００ｍ，倾斜ｍ，倾斜长度３００ｍ考虑设备参数。

由于２’煤层伪顶和直接顶为泥岩，顶板松软易冒，沿煤顶开采后顶板很难完整的保留，采煤工作面经常发生严重的冒顶。１１０２０１工作面和１１０２０２工作面的开采实践表明，２’煤层开采中必须保留一定厚度的顶煤作为工作面开采时的顶板才能保证工作面生产正常进行。因此，大采高工作面应沿底开采，平均留设１．２ｍ左右的顶煤。稳定的顶煤结构有利于整个工作面的顶板控制。大采高综采已在我国一些矿区使用，并取得了一定的成功…，采高大都在５．０ｍ以下旧’３Ｊ。在神东、晋城寺河煤矿已有６ｍ大采高的工作面，但是在近水平煤层中应用ＨＪ。在倾角１５０左右的煤层里，倾角的增加对大采高工作面中支架的工作阻力和稳定性将产生更为严重的影响。为了确定６．２ｍ大采高综采支架合理的工作阻力，在现场工程深入调查的基础上，进行了岩石力学综合试验、室内相似模拟实验、数值计算分析等方法和手段，综合分析并初步确定了支架的工作阻力，为安全开采和支架工作阻力参数的确定提供了科学的依据。

１基于全波形声发射的岩石力学特性参数试验及分析

利用教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室的先进设备及精密仪器仪表，全面完成了羊场湾煤矿岩石力学特性实验，获得了岩石及２’煤的力学特性及破坏过程的定量力学参数（表１），为羊场湾煤矿６．２ｍ大采高支架支护阻力的合理确定奠定了基础。

收稿日期：２００７一１２—３０

基金项目：国家自然科学基金项目（５０５７４０７３）作者简介：李龙清（１９５７一），男，陕西蓝田人，教授，主要从事采矿工程专业的研究和教学工作．

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