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《巨厚煤層放頂煤開采的相似模擬研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2008年第2期能源技術(shù)與管理11巨厚煤層放頂煤開采的相似模擬研究1213朱運華,李文喬,陳永超,韋志東(1.河南理工大學(xué)安全學(xué)院,河南焦作454000;2.煤炭工業(yè)鄭州設(shè)計研究院有限公司,河南鄭州450007;3.河南理工大學(xué)能源學(xué)院,河南焦作454000)[摘要]以河南義馬煤業(yè)集團公司千秋煤礦二1煤的地質(zhì)條件為研究依據(jù),通過相似模擬實驗,可以直接觀測巨厚放頂煤層頂板巖層的變形特征和上覆巖層冒落后的結(jié)構(gòu)特征,借助試驗儀器對工作面頂板超前支撐應(yīng)力的變化規(guī)律進行了分析,為巨厚煤層放頂開采提供了一定的依據(jù)。[關(guān)鍵詞]巨厚煤層;放頂煤;相似模擬實驗+[中圖分類號]TD
2、822.1[文獻標(biāo)識碼]A[文章編號]1672!9943(2008)02!0011!03巖,礫巖厚度為26.7m,礫巖抗壓強度為98.5MPa,1模型實驗的地質(zhì)條件含礫粘土巖平均抗壓強度35.7MPa。本相似模擬實驗是以義煤集團千秋礦二1煤工作面走向長度:上巷長1035m、下巷長為研究對象進行相似模擬實驗研究。該礦211811039m,平均長度1037m,方位N89°34′W。傾工作面開采煤層為二1煤,煤層為黑色塊狀及粉斜104m(切眼),采深為616.5~702.5m,平均采深2末狀,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,含矸3～6層,夾矸巖性分別為粉659.5m,可采面積為124300
3、m。砂巖,細砂巖及泥巖,煤體干燥,松弱破碎,煤巖類2模型的建立[1,2]型為半亮型-半暗型,煤層厚度變化較大,16.81～26.78m之間,平均21.79m。煤層平均傾角12°,煤模型架要求有足夠大的剛度,且具有一定的層較為平穩(wěn)。該煤層易自燃,自燃發(fā)火期為30d,寬度,以保證模型的穩(wěn)定性。根據(jù)現(xiàn)有試驗條件,煤塵具有爆炸危險。采用ZFSB-4400A-18.2/28型決定在2.5m×0.20m×1.4m(長×寬×高)規(guī)格的剛低位放頂煤支架,兩采一放、采放平行,放煤步距模型架上進行試驗。相似材料是按不同材料配比1.2m。煤層直接頂為泥巖,厚37m,盤區(qū)內(nèi)東薄西把各種
4、材料混合而成的,在進行相似模擬試驗前,厚,泥巖抗拉強度1.56～2.37MPa,抗壓強度為了了解所選材料的性質(zhì)以便使模型與原型保持18.0MPa,抗剪強度0.38MPa。老頂以礫巖、細砂較好的物理力學(xué)特性相似,要選取合適的相似材巖、泥巖互層為主,具有透水性。盤區(qū)上部直接底料配比。相似材料配比如表1所示。為礫巖、砂礫巖,盤區(qū)下部直接底板為含礫粘土表1模型相似材料配比表巖性實際厚度/m實際強度/MPa模擬厚度/m模擬強度/kPa相似材料配比/(砂子∶水泥∶石膏)備注粉砂巖8.5088.320.0580600.5769∶5∶5①水量為1/10;泥巖9.5018.000
5、.0950122.4008∶7∶3②煤層的相似材料配比按細砂巖8.9674.720.0896508.0968∶7∶3骨膠比3∶1。其中骨料由砂粗粒砂巖10.3478.000.1034530.4008∶7∶3子、粉煤灰共同組成,且砂中粒砂巖10.5082.870.1050563.5168∶7∶3子∶粉煤灰為3∶7;膠料由碳泥巖37.0018.000.3700122.4008∶7∶3酸鈣和石膏組成,且碳酸2煤21.8011.000.218074.8008∶7∶3鈣∶石膏=1∶1礫巖26.7098.500.2670669.8009∶5∶5③硼砂質(zhì)量為水量行位移觀測的方
6、法。3模型觀測[4,5](2)應(yīng)力觀測方法。(1)位移觀測方法。采用的應(yīng)力測量系統(tǒng)為:YJW-16數(shù)字靜態(tài)本次模型實驗的測點位移采用電子經(jīng)緯儀進電阻應(yīng)變儀,DYB-1型電阻應(yīng)變式土壓力計傳感12朱運華等巨厚煤層放頂煤開采的相似模擬研究2008年第2期器。DYB系列土式傳感器的工作原理為:在電阻移幾乎是同步的,采空區(qū)上方和煤層上方的位移應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)中,將電阻應(yīng)變片貼在傳感都不明顯。不管是水平位移還是垂直位移,都是距器的變形膜上,當(dāng)變形膜受力變形時,電阻應(yīng)變片煤層最近的巖層位移較大,如圖1所示。開采的電阻值將隨之發(fā)生變化。通過電阻應(yīng)變儀接受,800mm(相當(dāng)于
7、現(xiàn)場80m)以后,上覆巖層的移并顯示其微應(yīng)變值,使用時,根據(jù)事先標(biāo)定的“壓動仍以垂直位移為主,并且采空區(qū)上方的位移明力-微應(yīng)變值”關(guān)系的直線,即可得出作用在該土顯大于未開采煤層上方的位移量,上覆巖層向采壓力計上的壓力值。空區(qū)傾斜的趨勢并沒有停止。在采空區(qū)上方,1號測線的前5個點位移量增大,并在2號測線的下4模擬結(jié)果及分析方10mm的巖層已垮落,垮落角為42°,厚度為4.1上覆巖層移動規(guī)律90mm左右。在2號測線的上方5cm的位置出現(xiàn)在開采初期,在工作面推進100～400mm(相了離層,長度約550mm的離層延伸至工作面上當(dāng)于現(xiàn)場10～40m),上覆巖層的移動以水
8、平位移方的上覆巖層,并在
