科技成果

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成果名称: 不规则载荷历程作用下大倾角煤层开采层状底板破坏滑移机制

成果登记号: 9612022J0217

第一完成单位: 西安科技大学

联 系 人: 郑罡

成果类型: 基础理论

成果体现形式 : 研究报告

应用行业: 采矿业

学科分类: 煤矿开采(440.3510)

完成人: 罗生虎,伍永平,高喜才,李少华,郎丁,胡博胜

成果简介:

大倾角煤层开采中,对底板的稳定性控制是支架-围岩系统稳定性控制的基础。大倾角煤层特殊的赋存条件,造成在大倾角煤层开采中底板的承载类型、承载历程、破坏滑移机理等较缓倾斜煤层开采时异常复杂,导致 维持底板稳定性的难道加大。论文以新疆焦煤集团2130煤矿5#煤层的赋存条件为依托,以25213工作面为研究对象,综合运用物理相似模拟实验、数值模拟、理论分析及工程实践等手段,系统研究大倾角大采高工作面底板活动规律,重点对25213工作面底板应力分布特征、塑性破坏深度及滑移规律进行分析研究,主要研究成果如下:

125213大倾角大采高工作面回采过程中,在工作面前方约5m处底板支承压力达到峰值,工作面倾斜上部区 域的底板应力释放程度强于下部区域;底板的破坏形式主要呈现为拉伸破坏,且最大破坏深度发生在工作面倾斜下部区域,距工作面煤壁约14m处的采空区内,最大破坏深度达15m左右;底板最大滑移量发生在工作面倾斜 中上部区域,其中直接底最大水平滑移量达3m左右,浅部老底最大水平滑移量达1m左右。

2)大倾角煤层不同采高条件下,随着工作面采高的增加,底板应力降低区域的范围逐渐增大;底板的破坏深 度也随之增大,且当工作面采高增大至4.5m时,底板最大破坏深度增长幅度发生明显增大,下部区域的底板破坏范围出现较迅速地扩大;底板滑移范围也逐渐向深部扩展,且水平滑移量逐渐增大。

3)给出了25213大倾角大采高工作面在走向和倾向方向上的底板应力分布特征曲线,指出在工作面范围内底板呈现卸压状态;得出了底板破坏深度随煤层埋深及采高的增加而增大的破坏规律;初步计算出,沿工作面倾 向在采空区上部区域某特定位置和工作面中部位置处的底板最易发生破坏。

4)针对25213大倾角大采高工作面底板稳定性控制难题,提出了两柱式液压支架替代四柱式液压支架的方案,及工作面倾斜下部区域采高3.7m,中部区域采高4.0m,上部区域采高4.2m的分区域控制采高措施,有效控制 了底板滑移次数,底板整体稳定性明显提升,取得了良好的实践效果。