寺河矿大采高长工作面矿压显现规律研究
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摘要
随着增加工作面长度成为矿井高产高效集中生产的又一主要技术方向,我国许多矿区都尝试增加工作面的长度。目前晋煤集团寺河煤矿工作面长度增加到300m,随着工作面长度的增加,超长工作面的矿压显现规律及上覆岩层运移规律的研究成为一个亟待解决的问题。
本文以寺河煤矿东四盘区4301首采综采工作面为工程背景,采用现场矿压监测、理论分析、相似材料模拟、数值模拟相结合的手段,对寺河煤矿大采高、大埋深条件下300m工作面矿压显现规律、上覆岩层结构及运动特征进行了研究。
通过现场监测对工作面矿压显现规律进行分析,结果表明,寺河矿工作面长度增加至300m后,工作面来压步距比以往225m工作面短,且来压强度也比较缓和,以及发现300m工作面超前影响范围增大,滞后矿压明显;支架工作阻力主要分布在6000~9000KN之间,以及工作面沿倾向方向顶板压力呈中间大、两端小,且机尾大于机头的特点。
通过“关键层理论”分析、相似模拟、数值模拟的方法对顶板结构进行分析,分析结果表明,工作面长度增加后,顶板冒落高度也随着增加,煤层顶板7.1m中粒砂岩层及其控制岩层进入垮落带范围,即煤层顶板上方22.93m高度范围为垮落带,从垮落带往上64.45m高度范围为裂隙带,裂隙带上方则进入弯曲下沉带范围。
With the increasement of coalface length becoming another main technology for mines to acquire high production and high efficiency of the centralized production, numerous mines in China try to aggrandize the length of coalface. Currently, the coalface length of sihe mine of Jincheng Coal Mining Group has been 300m, along with this trend, it has become an urgent problem to be solved to research into regulations of coal-pressure manifestation of the overlength coalface and the regulations of migration of the overlying rock.
This paper has 4301 initial mining fully mechanized working face of NO.4 panel in the east in sihe mine as its engineering background, with the combinative measures of site ground pressure monitoring, theoretical analysis, equivalent material simulating and numerical simulation, this paper deals with the study of the regulations of coal-pressure manifestation of 300m coalface in sihe coal mine which is under the condition of high mining height and deep burial depth, as well as the structure of the overlying rock strata and its movement characters.
By means of site ground pressure monitoring and analysis of the regulations of coal-pressure manifestation of the working face, it turns out that the coal roof weighting step has been shorter and the weighting strength has been more moderate when the length of working face of sihe mine changes from former 225m to 300m, and it also finds that 300m working face has enlarged its advanced influenced range and the hysteretic coal-pressure is obvious; working resistance of the support mainly distributed between 6000KN and 9000KN,and the roof pressure presents to be higher in the middle and lower in both ends along the direction where the working face is leaning to, and the pressure is much higher in the tail part than the head part.
By analysing the structure of the roof through the means of theoretical analysis using“key stratum theory”、analog simulation、numerical simulation, it turns out that when the length of working face increases, the height of the roof breaking will also increase. as a consequence, the 7.1m high layer of medium grained sand in the roof rock and its Control strata has been in the range of caving zone, and 22.93m above the roof rock is the caving zone, and 64.45m above the caving zone belongs to the fissure zone, and above the fissure zone, it has entered into the bending sink zone.
本文以寺河煤矿东四盘区4301首采综采工作面为工程背景,采用现场矿压监测、理论分析、相似材料模拟、数值模拟相结合的手段,对寺河煤矿大采高、大埋深条件下300m工作面矿压显现规律、上覆岩层结构及运动特征进行了研究。
通过现场监测对工作面矿压显现规律进行分析,结果表明,寺河矿工作面长度增加至300m后,工作面来压步距比以往225m工作面短,且来压强度也比较缓和,以及发现300m工作面超前影响范围增大,滞后矿压明显;支架工作阻力主要分布在6000~9000KN之间,以及工作面沿倾向方向顶板压力呈中间大、两端小,且机尾大于机头的特点。
通过“关键层理论”分析、相似模拟、数值模拟的方法对顶板结构进行分析,分析结果表明,工作面长度增加后,顶板冒落高度也随着增加,煤层顶板7.1m中粒砂岩层及其控制岩层进入垮落带范围,即煤层顶板上方22.93m高度范围为垮落带,从垮落带往上64.45m高度范围为裂隙带,裂隙带上方则进入弯曲下沉带范围。
With the increasement of coalface length becoming another main technology for mines to acquire high production and high efficiency of the centralized production, numerous mines in China try to aggrandize the length of coalface. Currently, the coalface length of sihe mine of Jincheng Coal Mining Group has been 300m, along with this trend, it has become an urgent problem to be solved to research into regulations of coal-pressure manifestation of the overlength coalface and the regulations of migration of the overlying rock.
This paper has 4301 initial mining fully mechanized working face of NO.4 panel in the east in sihe mine as its engineering background, with the combinative measures of site ground pressure monitoring, theoretical analysis, equivalent material simulating and numerical simulation, this paper deals with the study of the regulations of coal-pressure manifestation of 300m coalface in sihe coal mine which is under the condition of high mining height and deep burial depth, as well as the structure of the overlying rock strata and its movement characters.
By means of site ground pressure monitoring and analysis of the regulations of coal-pressure manifestation of the working face, it turns out that the coal roof weighting step has been shorter and the weighting strength has been more moderate when the length of working face of sihe mine changes from former 225m to 300m, and it also finds that 300m working face has enlarged its advanced influenced range and the hysteretic coal-pressure is obvious; working resistance of the support mainly distributed between 6000KN and 9000KN,and the roof pressure presents to be higher in the middle and lower in both ends along the direction where the working face is leaning to, and the pressure is much higher in the tail part than the head part.
By analysing the structure of the roof through the means of theoretical analysis using“key stratum theory”、analog simulation、numerical simulation, it turns out that when the length of working face increases, the height of the roof breaking will also increase. as a consequence, the 7.1m high layer of medium grained sand in the roof rock and its Control strata has been in the range of caving zone, and 22.93m above the roof rock is the caving zone, and 64.45m above the caving zone belongs to the fissure zone, and above the fissure zone, it has entered into the bending sink zone.
引文
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