8.2m超大采高采场矿压显现特征及围岩控制

为研究近浅埋超大采高工作面采场矿压显现问题,以金鸡滩煤矿12108工作面为工程背景,利用矿压在线实时监测和理论计算的方法,对8.2 m超大采高综采工作面矿压显现特征及围岩控制对策进行了研究。研究得出:顶板结构组成是覆岩运动规律变化的核心,直接顶厚度薄随采随落,不能充满采空区;基本顶岩梁属于多岩梁有内应力场结构,端部切顶形成“等效直接顶”,“等效直接顶”主要表现为双关键岩梁结构,下位关键岩梁断裂导致小周期来压(步距15 m,来压强度在30 GPa左右),当上、下2组关键岩梁同时断裂叠合作用导致大周期来压(步距31 m,来压强度在46 GPa左右),周期来压呈现大小周期特征,一般大周期来压约为小周期来压步距2倍左右。现场监测初次来压步距达到98~117 m,周期来压步距平均在22 m,实测结果与理论分析基本吻合。实践证明“等效直接顶”跨落厚度的增加,减小了基本顶主关键岩梁回转空间,迫使基本顶铰接点上移,延缓了基本顶关键岩梁来压强度。针对超大采高综采工作面矿压显现规律及支架承载特性,在现场采取了合理控制采高、加快工作面推进速度、提高支架初撑力及三级护帮板等控制措施,有效避免了近浅埋超大采高端面漏冒、台阶下沉和煤壁大面积片帮相关灾害的发生,大采高综采支架工况良好满足生产要求。

超大采高工作面液压支架与围岩耦合作用关系

针对金鸡滩煤矿坚硬厚煤层赋存条件,提出了8.2 m超大采高一次采全厚开采方法,分析了超大采高工作面液压支架与围岩的强度、刚度、稳定性耦合关系及控制方法,研制了ZY21000/38/82D型超大采高液压支架及新结构。基于液压支架与围岩耦合作用关系,采用理论分析与数值模拟方法研究了超大采高液压支架合理工作阻力确定的"双因素"控制法;通过建立脆性坚硬厚煤层煤壁片帮的"拉裂-滑移"力学模型,得出了控制煤壁片帮发生滑移失稳的液压支架临界护帮力;分析了销轴铰接间隙对超大采高液压支架稳定性的影响及控制方法。通过创新研制大缸径抗冲击双伸缩立柱、三级协动护帮装置等新结构,保证了超大采高液压支架与围岩系统的稳定性控制。