厚松散層綜采工作面支架工作阻力的確定

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1、2012年第4期煤炭科技No．42012COALSCIENCE&TECHNOLOGYMAGAZINE29文章編號：1008—3731(2012)04—0029—03陋厚松散層綜采工作面支架工作阻力的確定周紹廷(同煤浙能麻家梁煤業(yè)有限責任公司，山西朔州036000)摘要：厚松散層移動特點為靜壓大、動壓小，地表移動破壞特征為移動快、變形大。從理論分析的角度解釋了出現(xiàn)該情況的原因，并在此基礎上，依據(jù)普氏壓力拱理論，計算出砂巖垮落步距與成拱跨度相耦合時的支架工作阻力。關鍵詞：厚松散層；普氏拱；垮落；支架工作阻力中圖分類號：TD

2、355．4文獻標志碼：B采場覆巖一般屬于沉積巖層，頂板由一層或數(shù)鄰不動松散層間的原來位置。松散層中的這種相對層組成，其厚薄、強度不一，開采引起的巖層運動是運動受到移動松散層與不動松散層接觸處的抗剪強逐層向上發(fā)展的。而厚松散頂板不具有分層性，頂板度的阻抗。因為抗剪強度有趨向保持移動松散層的松散軟、強度低，黏結力低，屬于松散連續(xù)介質。開采原來位置，故它使支撐移動部分上的壓力減少，而使過程中，松散載荷層隨基巖層移動、垮落至地表，易相鄰的支撐不動部分上的壓力增加。這種從移動松發(fā)生壓架、潰沙事故，嚴重危及煤礦安全生產。散層把壓力

3、傳遞給相鄰不動部分的傳遞作用通常叫本文將從理論角度分析厚松散層綜采面的覆巖做成拱效應。運動機理，并利用普氏壓力拱推導上覆松散層載荷松散層的成拱效應使得作用于拱后或拱上的壓及支架工作阻力的計算公式，確定支架工作阻力。力傳遞到拱腳及周圍穩(wěn)定巖土中去。在松散層中開挖，開挖面周圍地層就會產生變形或錯動，因而產生1松散層運動機理的研究應力釋放現(xiàn)象。從外觀上看，開挖完畢開挖面頂部出1．1初步分析現(xiàn)坍落現(xiàn)象，最后形成一穩(wěn)定的臨空面，開挖面頂部如表1所列，煤層厚度為5m，開采后巖層移動好像形成一個結構拱一樣。的影響范圍為4～8倍采高，

4、即約為2O～40m，砂如圖1所示，當煤層開采后，隨著工作面的推巖、泥巖肯定會進入垮落帶，而砂層、風化層、風積沙進，當應力超過其抗拉強度時，砂巖開始垮落，如果可能以載荷的形式作用于砂巖，也可能以成拱的形步距很長，則厚松散層形成拱的概率是很小的，因為式自然穩(wěn)定。要確定厚松散層條件下支架的工作阻當砂巖步距超過厚松散層壓力拱跨度時，壓力拱會力，必須研究上覆厚松散層的移動特征?？迓?，會以載荷的形式作用于砂巖；而如果砂巖的步表1賦存巖層情況及其普氏系數(shù)距較小時，當其步距小于厚松散層壓力拱跨度時，砂巖會先垮，而后形成壓力拱，說明此時

5、砂巖的周期垮落與壓力拱同時存在，但主要是壓力拱在起決定性的作用；而當砂巖的步距為中等時(其步距等于厚松散層壓力拱跨度)，砂巖會先垮，但在其垮落的同時，也形成壓力拱，由于壓力拱的存在，使得厚松散層不都是以載荷的形式作用于砂巖層，而是部分成拱，只1．2松散層的成拱效應有成拱部分以下的松散層以載荷的形式作用于砂巖如果松散層的一部分移動，而其余部分保持不時，載荷才與成拱并存，壓力拱與砂巖的周期來壓共動，靠近移動部分的松散層則向外運動，離開其與相同起決定性的作用。煤炭科技2012年第4期松散層則拋物線ABC的面積為S=8／3×b

6、／2f(4)松散層載荷為F=(5)壓力拱高度為圖1厚松散層開采巖層運動示意1．3上覆松散層載荷的確定日：哩(6)關于開挖面成拱問題，有許多學者提出過各自由于值一般取20。，因此只有在埋深大于的理論。其中影響最大的是1908年M·M·普羅托奇時，才有可能形成壓力拱，應用普氏理論揚科諾夫提出的普氏壓力拱。下面利用普氏壓力拱推導超薄基巖條件下厚松才比較可靠。該條件下松散層厚度為45～55m，遠散層的載荷。大于壓力拱需要的高度，因此可以應用普氏卸荷拱取周期來壓時巖層運動作為研究對象，支架處法。于最危險狀態(tài)時是工作面推進至切壁，

7、支架需要承具體到該巖層結構，實測的砂巖破斷步距為6m，擔的松散層重量達到最大值，即周期來壓步距內的小于成拱的跨度，亦即砂巖先垮落，而后厚松散層成松散層重量，此時其力學計算模型如圖2所示。拱。2支架工作阻力及來壓特點2．1支架工作阻力的確定松散層結構松軟，抗變形能力低，抗剪切強度低，和基巖相比屬于軟弱層，基巖可以認為是松散層沉陷的控制層。因為沒有可以形成結構的巖層，因此圖2普氏壓力拱力學計算模型支架工作阻力應由兩部分構成，即垮落帶重量與松當垮落帶穩(wěn)定后，上覆厚松散層由于自身重力散層載荷。而冒落，冒落到一定程度后就形成了自

8、然平衡拱，圖垮落帶重量包括進入垮落帶的基本頂重量，亦中弧DEF為內拱，同時上覆松散層也將向采空區(qū)方即砂巖的重量。向產生滑動，其滑動破壞面與鉛垂線方向的夾角為基本頂重量為0=45—／2，此時，冒落拱將繼續(xù)擴大到拱跨度為P2=L正。=1．5×6×24×13=2808(kN)2b的新自然平衡拱，見圖中弧ABC，為外拱。式中-支架控頂距，