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1、煤礦開采過程中采煤工作面老頂初次來壓步距及周期來壓步距的計算方法常龍?zhí)飸c祝周偉(菏澤煤電公司，山東菏澤274704)摘要:本文主要介紹了采煤工作面老頂初次來壓步距及周期來壓步距的計算方法及彭莊煤礦1306采煤工作面的計算實例。關鍵詞:老頂初次來壓;老頂初次來壓步距;老頂載荷;梁式斷裂;板式斷裂doi:10．3969/j．issn．1008－0155．2013．10．056中圖分類號:F403．7;TD92文獻標志碼:B文章編號:1008－0155(2013)10－0094－031306采煤工作面位于彭莊煤礦東翼
2、采區(qū)(地面標裂時的極限跨距為:高－465．8m－585．3m)軌道下山以南，西至1304面皮2ＲT帶順槽，南至三維物探煤層沖刷區(qū)，工作面走向長L1=h槡q……(1－3)11670m，回采長度1537m，工作面長度150m左右。開采2．按照簡支梁的計算煤層為3下煤，煤層賦存穩(wěn)定，結構簡單，普氏硬度系若以最大剪應力最為巖層斷裂的依據(jù)，最大剪切數(shù)1．8，煤層傾角7．5°～14°，煤層厚度變化較大，平均qL2．19m，3下煤為低灰、低硫、特低磷、高揮發(fā)份、高發(fā)熱力發(fā)生在梁的兩端，Qmax=。因此最大剪應力2量，富油、中
3、等黏結性的氣煤。其中3下煤上距中、粗3qL(τxy)max=。砂巖24．87m，下距6煤40．08m，下距三灰55．32m。工4h作面直接頂為細砂巖，厚度約為5．76m，巖石硬度系數(shù)當(τxy)max達到極限強度ＲS，形成的極限跨距為:f＞5．5;老頂為粉砂巖，厚度約為6．77m，巖石硬度系數(shù)4hＲsL1=……(1－4)f＞5．5;直接底為粉砂巖，平均厚度10．68m，巖石硬度3q系數(shù)f＞5．5?？紤]為簡支梁，當σmax=ＲT時，梁達到極限跨距:考慮到初次放頂前支架初撐力的作用，則不至于ＲT形成離層的條件為:L
4、1=2h槡3q……(1－5)1關鍵是確定老頂巖層梁所承受的載荷q。一般老頂上方的巖層由好幾層巖層組成，因此，老頂巖梁的極限跨距所應考慮載荷的大小，需根據(jù)各層之間的互相影響來定。采動覆巖中的任一巖層所受載荷除其自重外，一(1－1)般還受上覆鄰近巖層的相互作用產(chǎn)生的載荷。根據(jù)組合梁原理，組合梁上每一截面上的減力Q和彎矩M都式中:q1－加于老頂上的載荷;rh1－老頂自身單位由n層巖層各自的小截面負擔。其關系為:長度的載荷;L1－初次垮落步距;∑h－直接頂厚度;h1Q=Q1+Q2+…+Qn－老頂厚度;E1、E2－老頂、
5、直接頂?shù)膹椖?J1、J2－老M=M1+M2+…+Mn頂、直接頂?shù)臄嗝鎽T矩;p－支架的支護強度，以單位面每個巖層梁在其自重作用下形成的曲率Ki與彎3積的支撐力計算;r－上覆巖層的平均體積力，kN/m。矩(Mi)x的關系為:一、老頂梁式斷裂時的極限跨距1(Mi)xki==……(1－6)1．按照固支梁的計算ρEiJi12此時由于各層巖層組合在一起，上下層的曲率必最大彎矩發(fā)生在梁的兩端，Mmax=－qL。因此12然趨于一致，從而導致各層巖層彎矩形成上述的重新該處的最大拉應力σmax為:分配。這樣便形成了如下的關系:2M
6、MMqL12nσmax=2……(1－2)==………(1－7)2hE1J1E2J2EnJn當σmax=ＲT時，即巖層在該處的正應力達到該處(M1)x=E1J1，(M1)x=E1J1，…(M1)x=E1J1即的抗拉強度極限，巖層將在該處拉裂，為此，這種梁斷(M2)xE2J2(M3)xE3J3(Mn)xEnJn收稿日期:2013－06－11作者簡介:常龍(1986—)，男，山東日照人，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(徐州)采礦工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)在山東魯能菏澤煤電開發(fā)有限公司計劃經(jīng)營部工作。·94·而Mx=(M1)x+(M2
7、)x+…+(Mn)x式:①四周均為實體煤固支的板;②一邊采空區(qū)或斷E2J2+E3J3+…+EnJn層簡支、三邊固支的板;③兩鄰邊簡支、兩鄰邊固支的Mx=(M1)x(1+EJ)板;④三邊簡支、一邊固支，即俗稱孤島工作面條件下11E1J1Mx的板。(M1)x=2．為進一步分析老頂?shù)钠茢嗖骄?，由板模型的應E1J1+E2J2+…EnJndM力分析表明，在四周固支條件下，老頂處于極限懸露狀由于=Q，故，dx態(tài)時，四固支邊形成負彎矩區(qū)，其最大彎矩值Ma在長E1J1固邊中部，而在采空區(qū)中心處形成正彎矩區(qū)，其最大主(Q1)x=
8、EJ+EJ+…EJQx222222nn彎矩為Mc=槡Mx+My。根據(jù)Marcus修正解可得:dQ(1－μ2)且=Q，則，M
9、=(1+μλ2)qa2……(3－1)dxa41112(1+λ1)E1J1(1－μ2)(q1)x=qxM=(μ+μ2)qb2……(3－2)E2J2+E2J2+…EnJnc12(1+λ4)1133=rh+rh+…+rh;J=bh1，Jbh2，…式中μ－巖層的泊松比;式
