基于分区支承力学模型的综放工作面顶板矿压演化与压架预测

为预测综放工作面压架灾害,在综放顶板分区支承力学模型基础上,提出了综放工作面大采厚顶板矿压演化计算方法和支架压架判据,编制了相应的计算程序,分析了综放工作面顶板矿压演化规律,研究结果表明:①综放工作面顶板矿压演化包括4个阶段,分别为缓慢增阻阶段、顶板断裂阶段、快速增阻阶段和失稳阶段。②缓慢增阻阶段顶板沉降量小,支架增阻量小,顶板来压不强烈;快速增阻阶段顶板沉降量大,支架增阻显著。③顶板断裂阶段是矿压从缓慢增阻向快速增阻转变的过渡阶段。顶板煤壁前方断裂时,顶板的边界条件改变,顶板来压剧烈,支架增阻量大,易于引起安全阀开启,若顶板沉降量超过支架活柱允许压缩量,引发大面积切顶压架事故。④当工作面推进至断裂线处,顶板失稳,支架急增阻,若垮落覆岩作用于支架上的荷载超过支架额定工作阻力,安全阀开启,易于引发大面积压架事故。⑤支架额定工作阻力和初撑力设计应遵循的原则是:在缓慢增阻和快速增阻阶段,支架承担的荷载不超过支架额定工作阻力;在顶板断裂阶段,支架应具有足够的可压缩空间卸位让压;在失稳阶段,支架应具有足够的额定工作阻力承担垮落覆岩作用荷载。⑥酸刺沟煤矿6105-2综放工作面采用ZF15000/26/42四柱支承掩护式支架,初撑力10800 kN,支架额定工作阻力不足,易于发生大面积压架事故。

坚硬顶板上提工作面临界支护阻力计算与压架预防

为了防止淮南潘一矿1602(3)坚硬顶板上提工作面再次发生压架事故,基于相似模拟实验结果,研究了工作面覆岩破断特征,建立了覆岩结构力学模型,推导出压架临界支护阻力计算式,确定了压架失稳判据,分析了影响压架临界支护阻力的因素。研究认为:采取减小面长、降低采高、保持工作面直接顶完整性、防止采空区顶板悬顶、加固工作面煤壁、采前疏水降压等措施有利于坚硬顶板上提工作面支架的稳定。在此研究基础上,提出了"强制放顶、高档普采、合理的设备选型"等防压架对策,并成功地应用于1602(3)改造面,获得了良好的经济效益。

淮南矿区上提工作面覆岩结构分类与压架临界支护阻力计算

为了防止淮南矿区上提工作面压架突水,根据冒落带顶板岩层综合强度及裂隙带是否存在坚硬岩层,将上提工作面覆岩结构分为Ⅰ,Ⅱ, Ⅲ,Ⅳ 4种类型,建立了不同覆岩结构类型的力学模型,推导出工作面压架临界支护阻力计算式,确定了上提工作面压架失稳判据,并分析了影响压架临界支护阻力的因素。研究认为:采取减少面长、降低采高、保持工作面直接顶完整性、防止采空区顶板悬顶、加固工作面煤壁、采前疏水降压等措施将有利于上提工作面支架的稳定。