大倾角综放开采顶煤极限平衡状态界面位置

为确定大倾角煤层长壁综放工作面顶煤极限平衡状态的形成位置,指导该类采场顶煤与支架的相互作用关系分析,以长山子1125工作面为研究对象,采用数值分析、连续介质损伤力学分析、物理相似材料模拟实验相结合的研究方法,对顶煤的渐进损伤过程与应力边界,极限平衡状态的宏观等效损伤表征方法,大倾角长壁综放采场覆岩“关键域”层位影响下顶煤极限平衡状态界面沿倾斜方向的展布形态进行了研究。结果表明:支承压力峰值处顶煤内部的细观裂隙加速贯通为宏观裂隙,损伤累积开始加速,是顶煤极限平衡状态的起始边界;长山子1125工作面顶煤极限平衡状态界面处的宏观等效损伤D L=0.16;在不同覆岩“关键域”层位高度控制作用下,顶煤极限平衡状态界面分布在煤壁前方1.96~3.90 m,沿工作面倾斜方向呈“中上部距煤壁最远、中部次之,上下端头最近“的非对称展布。工作面端面顶煤的漏冒次数与倾斜方向支架工作阻力分布统计结果验证了顶煤极限平衡状态界面展布形态的合理性。

综放采场顶煤介态转化临界位置研究

综放开采过程中,顶煤经历了由拟连续体逐步过渡为非连续体的介质状态转化过程,而顶煤介质状态转化的临界位置则显著影响着其与支架的相互作用关系。结合理论分析、数值模拟与现场实测的研究方法,对采动应力演化路径下顶煤介态转化临界状态的形成位置进行了研究。揭示了顶煤介态转化临界位置处顶煤的强度特征,定义了采动尺度煤体的宏观等效损伤变量,阐述了用损伤力学观点描述顶煤拟连续介质阶段渐进劣化进程的依据,建立了综放采场采动应力演化路径下顶煤的渐进损伤模型,构建了顶煤介态转化临界位置的判定方程,最终实现了对这一临界位置的量化表征。以长山子煤矿1123综放工作面为实例,计算得到顶煤介态转化临界位置位于煤壁前方0.59 m处,现场的支架载荷特征及顶煤漏冒现象验证了计算结果的合理性。