急傾斜放頂煤工作面礦壓規(guī)律與來壓監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)

急傾斜放頂煤工作面礦壓規(guī)律與來壓監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)

應(yīng)用行業(yè)：礦山

技術(shù)領(lǐng)域：采煤方法

任務(wù)來源： 烏魯木齊礦務(wù)局項(xiàng)目

獲獎(jiǎng)情況：

陜西省教育廳科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)

新疆維吾爾自治區(qū)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)

烏魯木齊礦務(wù)局特等獎(jiǎng)

Ø 主要內(nèi)容

1. 發(fā)現(xiàn)了大放高條件下頂煤呈弧拱狀破壞的客觀規(guī)律，從而為提高工作面工效和產(chǎn)量指明了有效途徑。

2. 研究發(fā)現(xiàn)合理加大放高使頂煤呈弧拱狀破壞，可以從根本上解決架前冒頂事故，也可以消除由于頂板壓力大而造成的支架歪斜現(xiàn)象。

3. 采用彈性力學(xué)方法，建立了頂煤彈性深粱力學(xué)模型；求解了頂煤應(yīng)力函數(shù)，擴(kuò)展了彈性力學(xué)內(nèi)容；給出了頂煤應(yīng)力和破壞的解析表達(dá)式，建立了確定合理頂煤厚度的解析方法；從理論上揭示了大放高條件下弧拱狀破壞的力學(xué)機(jī)理。

4. 發(fā)展了靈敏、簡(jiǎn)便、可靠的監(jiān)測(cè)技術(shù)，提出了應(yīng)用位移速度指標(biāo)替代應(yīng)力指標(biāo)的監(jiān)測(cè)方法。

總體上，完成了急傾斜大放高開采的頂煤破壞運(yùn)動(dòng)規(guī)律、頂煤破壞機(jī)理、合理頂煤厚度確定、來壓監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的系統(tǒng)化研究，并且充分得到實(shí)踐檢驗(yàn)。

Ø 技術(shù)要點(diǎn)

通過在工作面前方，按照5m、10m、15m三個(gè)層位的頂煤位移實(shí)測(cè)，取得的大放高頂煤破壞運(yùn)動(dòng)規(guī)律，具有開創(chuàng)性。該理論不僅指出了加大采放高度的增產(chǎn)提效方法，還消除了小放高條件下架前冒頂、支架歪斜事故，又可以減少一倍的巷道掘進(jìn)量，一舉多得。該研究成果對(duì)促進(jìn)放頂煤開采的推廣應(yīng)用，提高急傾斜煤層開采的機(jī)械化程度，起到了重要作用。

頂煤力學(xué)模型的建立，給出了合理頂煤厚度確定的理論方法和解析公式。從力學(xué)角度闡明了大放高條件下頂煤破壞形態(tài)的機(jī)理，揭示了小放高條件下架前冒頂和加大放高可消除架前冒頂?shù)目陀^規(guī)律。該解析表達(dá)式可以計(jì)算出各種頂煤厚度下的頂煤應(yīng)力分布，判斷首先出現(xiàn)的頂煤破壞區(qū)域和破壞形態(tài)，指導(dǎo)頂煤回收和頂板支護(hù)。

放頂煤工作面來壓監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)，可以在超前巷道安全地帶，布置3～4個(gè)動(dòng)態(tài)儀測(cè)站，方便地對(duì)構(gòu)成工作面安全威脅的來壓進(jìn)行超前預(yù)報(bào)，從而擴(kuò)大了簡(jiǎn)易機(jī)械化放頂煤工作面的應(yīng)用范圍，使難采煤層得到安全高效開采。

大放高礦壓規(guī)律與來壓監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)研究，建立了全面指導(dǎo)急傾斜特厚煤層放頂煤開采實(shí)踐的理論體系。

Ø 應(yīng)用情況及前景

1. 通過研究，將六道灣煤礦綜采工作面采放高度由原來的l0m提高到20m，多年的實(shí)踐證明工作面平均年產(chǎn)量提高一倍，工效提高一倍以上；

2. 每開采一個(gè)分段節(jié)約一套巷道系統(tǒng)，萬噸掘進(jìn)率降低50％；

3. 架前冒頂事故率和支架歪斜事故率減少95％以上，安全狀況明顯改善；

4. 來壓監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，避免了綜采工作面停產(chǎn)1個(gè)月和搬遷事故，直接效益一百多萬元；

5. 大膽探索超前預(yù)報(bào)技術(shù)，成功地進(jìn)行了滑移支架放頂煤工作面來壓預(yù)報(bào)，使首采工作面安全順利試采成功，避免了工作面下馬事故；

6. 本項(xiàng)成果的應(yīng)用，截止目前共計(jì)創(chuàng)效益近億元。

本項(xiàng)研究建立了急傾斜放頂煤開采頂煤控制的理論體系，指明了工作面實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效、安全開采的最佳途徑。既有很高的理論意義，又有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

彈性深梁力學(xué)模型的建立，不僅對(duì)放頂煤開采有直接的理論意義，同時(shí)也是對(duì)相關(guān)彈性力學(xué)內(nèi)容的發(fā)展，具有重要理論價(jià)值。

放頂煤開采超前監(jiān)測(cè)技術(shù)，是大放高理論的拓展應(yīng)用，擴(kuò)大了放頂煤技術(shù)的應(yīng)用范圍，是保障工作面安全的有效手段，有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

西北地區(qū)急傾斜特厚煤層分布廣泛，本項(xiàng)理論和技術(shù)有廣闊的應(yīng)用前景，特別對(duì)難采煤層的機(jī)械化開采有突出的意義。