峁梁区浅埋采空区下开采顶板活化结构与支架动载研究

为了揭示峁梁区浅埋采空区下开采支架动压机理,以陕北张家峁煤矿4^(-2)与5^(-2)浅埋近距离煤层开采为背景,采用现场实测、物理相似模拟、理论分析及工程实例验证相结合的方法,研究了顶板间隔岩层结构和采空区覆岩“活化结构”运动特征,分析了下煤层工作面在进出峁梁载荷影响阶段的支架动载及超前支承压力变化规律,建立了上覆“活化砌体梁”与间隔岩层“砌体梁-台阶岩梁”耦合结构力学模型,揭示了峁梁区浅埋采空区下采场支架动载机理,并得出了峁梁采空区下采场支架动载分区。研究表明:工作面在过峁梁载荷影响区动载最大,出峁梁载荷影响区后次之,进峁梁载荷影响区前最小。工作面在峁梁载荷影响区超前支承压力峰值较大,约为出峁梁载荷影响区后的1.12倍,为进峁梁载荷影响区前的1.61倍。通过建立进、出峁梁载荷影响区时的顶板耦合结构力学模型,揭示了峁梁区采空区下开采的支架动载主要源于上煤层垮落顶板“活化结构”与间隔岩层结构同步运动,使峁梁区载荷通过“活化结构”传递于间隔岩层结构,导致支架强烈动载。研究得出,工作面支架阻力的确定应当以峁梁区顶板结构同步运动的大周期来压载荷作为依据,并通过实例分析验证了支架动载计算公式的可靠性。