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1、長沙礦業(yè)集團五畝沖煤礦采場頂板活動規(guī)律及其分類長沙礦業(yè)集團趙正穩(wěn)摘要在實測的基礎上，分析了五畝沖礦井采場直接頂的垮落特征及老頂運動規(guī)律，并據此進行了頂板分類，分析了現有支護方式與圍巖的相互作用特征及適應性，為支護方式的改進、頂板的有效控制提供了依據。關鍵詞頂板支架規(guī)律分類五畝沖礦井是長沙礦業(yè)集團煤炭壩礦區(qū)生產能力最大的礦井，1995年改擴到年產60萬噸的生產規(guī)模。礦井采而支護一直使用傾向架棚支護，為了能使礦井工作面安全、高效、低耗生產,長沙礦業(yè)集團對五畝沖礦井1302工作面礦壓顯現規(guī)律及頂板分類進行了研究，為現有支護方式的改進、頂板的有
2、效控制以及工作面的布置與開采提供了依據。1、工作面地質概況與生產技術條件1工作面地質概況1302工作面位于該礦井第三采區(qū)，該面左邊以斷層為界，±邊界與開采的1303相鄰，下邊界在開采的1301相鄰，右邊界與已采的1104相鄰。1302面開采取2#煤層，賦存穩(wěn)定，煤厚3.5?5.5m,均厚4m,直接頂，砂質頁巖，水平層理發(fā)育，易冒，厚約10?15m，老頂,長興灰?guī)r，厚度變化大，均厚約300m,直接底，煤層（上分層采面）2m。1、2工作面簡介工作面切眼90m,平均斜長100m,走向長710m,采高2m,煤層傾角5°o釆煤方法：走向長壁，傾斜
3、分層，自然垮落。生產工序：三采三準，每大班1.5個循環(huán)，循環(huán)進度0.8m,控頂距26.-1.8m,工作面上、下引巷采用工字鋼梯形支架及木梯形支架，超前支護20m。T作面支護方式為單體液壓支柱配木頂梁，沿傾向架棚，一梁三柱兩箭梁，見四回一，煤壁及下巷采用SGW-40型輸送機運煤。2、采面頂板活動規(guī)律2.1直接頂的垮落特征采面直接頂厚度10?15m,成分為砂質頁巖、泥質頁巖、炭質頁巖，水平層理發(fā)育。因此直接頂的垮落形式對采場支架穩(wěn)定性及礦壓顯現影響很大。實測表明，直接頂并不是整體垮落，而是呈分層垮落特征。從冒落肝石看，直接頂分層較多，直接頂
4、的初次垮落步距7m,直接頂初垮落后，顯分層且分段垮落特征。直接頂的垮落高度與采高有關，其極限垮落高度或按h=m(k-l)計算，式中h為直接頂垮落高度，m為采高，k為巖石碎脹系數。由于直接頂分層垮落，因此，直接頂垮落沒有對支架穩(wěn)定性造成影響，支架增阻不明顯，煤壁片邦現象多。I、2老頂的運動規(guī)律采面老頂為長興灰?guī)r，富含水，均存約300m。老頂位于厚度較厚的直接頂上位巖層，由于直接頂垮落充分，致使老頂下沉空間比較大，使得老頂的最終回轉變形量小，對采場的影響較小。實測表明，循環(huán)支護阻力增阻量無明顯增大現象，單體液壓柱安全閥開啟率極低，煤壁片邦無
5、明顯變化，老頂無明顯周期來壓顯現，未出現周期性斷裂，而是在煤壁和采空區(qū)的支撐作用下緩慢下沉，對沿空留冋風巷實測，采空區(qū)距煤壁30-40m左右地段壓力增大，這段的冒落頂板在緩慢下沉作用下處于壓縮，兩邦移近量變化明顯，礦壓顯現較強。2、3采場頂板分類采場頂板分類對于支架的合理造型和頂板的有效控制具有重要意義。根據工作面的觀測結果，依據煤炭行業(yè)《緩傾斜煤層工作面頂板分類》標準，對工作面的直接頂和老頂進行了分類和分級。分類結果為：采面直接頂為I類直接頂，綜合直接頂與采高的比值N（10?15/2=5?7.5）,確定老頂為I級頂板。3、采場支架適應
6、性分析采場支架良好的適應性表現在支架與圍巖的良好作用關系，支架對頂板的適應性以及支架對端面頂板的良好控制效果。2.1初撐力的平均值及分布情況實測表明，工作面單體液壓柱初撐力一般都在30?40KN之間變化，個別甚至不足10KN,工作面支柱初撐力平均值為34KN,而DE-100單體柱初撐載荷為70?90KN,基本無柱初撐力達到70KN,初撐力極低。支柱初撐力低下的原因，頂梁為木頂梁，由于木材的單向抗壓特別是橫向抗壓強度小，初撐力過高，造成木頂梁壓損，初撐力無法達到要求，造成工作面阻力下降，從而引起直接頂的離層、冒落，在控頂范圉內難以保持直接
7、頂的完整。3.2支柱工作阻力及支護密度的分析支柱工作阻力平均80KN,支柱額定工作載荷240KN,僅為額定工作載荷的33.3%O采面礦壓顯現有明顯的分排性，第一控頂排到第三控排，壓力呈遞增趨勢，第三控排最大，而第四控頂排支柱載荷較第三控頂排平均要小，主要原因是直接頂強度低，隨回采冒落導致第四控頂排上方出現直接頂局部冒落空頂，從頂板下沉實際看，第四控頂排鄰近支柱放頂時，頂板下沉出現回彈現象，也符合這一點。造成支柱工作阻力低的原因，一是初撐力不夠，另一個是支柱鉆底，由于上分層開采，采面底板為煤層，其強度低，易造成支柱壓人底板，造成支柱效能不
8、能充分發(fā)揮，支護強度小，惡化了頂板的穩(wěn)定狀態(tài)。支護密度的分析：實測工作面支護密度為3.13根/Hl?。由于支柱主要是控制直接頂“給定載荷”，工作面直接頂厚為10?15m,則采面支護強度可確定為0.25?0?
