第6期 张春雷,等:大倾角综采工作面覆岩运移规律 更大.
从图3(e)工作面推进40 m覆岩位移图中可以看出整体位移轮廓近似拱状,但拱顶处于倾斜中部偏上的区域,位移较大处向回风平巷一侧延伸,倾斜中上部覆岩位移大于下部,与垂直应力分布云图相对应,且一样具有非对称特征,这说明高位岩层受低位煤层顶板破坏时,将先从倾斜中上部破坏,直至延伸到高层位岩层,说明倾斜工作面上部区域覆岩较下部容易失稳,这是由于工作面倾斜方向上部区域的上覆岩层在法向载荷作用下容易产生挠曲变形,从而发生变形失稳,而工作面下部覆岩层位较低,比较容易沿倾斜方向形成砌体结构,此种结构较难发生一般性失稳.
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移规律,对25221工作面液压支架进行了现场连续监测[11],支架编号从工作面下部到上部依次增大. 4.1 沿工作面走向支架工作阻力变化规律 2012年6月到8月是25221大采高综采工作面的试采阶段,此期间内,工作面采高逐渐增大,工作面中部及上部综采支架的工作阻力不稳定,变化幅度较大,规律性不强,2012年9月到2013年4月,工作面开始正常回采,除2012年12月与2013年4月工作面发生冒顶事故,此阶段矿山压力实测数据表明,支架工作阻力呈现出中部区域较大,而上部区域和下部区域较小的基本特征,沿倾斜方向矿压显现分区特征明显,工作面沿走向支架工作阻力见图4.上部区域支架工作阻力约为中部区域的85%,工作面下部区域支工作阻力约为中部区域的70%.
4 现场实测
为进一步研究大倾角煤层综采工作面覆岩运
图4 工作面不同区域支架走向平均工作阻力变化
Fig.4 average support resistance curve in different region along the along the direction of the working face
同时,矿压观测数据分析表明,工作面支架受载呈现出明显的“不均衡性”,特别是在工作面上部和中上部区域,支架前、后柱的受载状态多变并且幅度较大,表明该区域“支架-围岩”相互作用关系复杂,支架与围岩(顶板、底板)接触状态不良,其不稳定性远大于一般采高大倾角煤层工作面.在生产不正常、工作面长时间无推进度时,工作面中部及中部偏上区域的部分支架载荷长时间超过额定工作阻力.
4.2 沿工作面倾向支架工作阻力变化规律 通过对工作面沿倾斜方向液压支架初撑时和循环末工作阻力整理统计,得到支架平均工作阻力
变化特征曲线,见图5.
支架编号
图5 工作面倾向支架平均工作阻力变化 Fig.5 average support resistance curve in different
along face pitch direction
通过工作面倾向支架平均工作阻力变化曲线(图4)中可以看出,支架初撑时,工作面下部支架阻力
740 辽宁工程技术大学学报(自然科学版) 第33卷
岩层赋存结构以及合理管理倾斜工作面液压支架提供依据. 参考文献:
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较大,而中上部支架阻力较小;循环末,支架受力分区特征为:工作面中下部支架阻力较大,中部26#~38#支架以及48#支架以上支架工作阻力较小,中上部38#~48#支架阻力与中下部接近.同时可以看出,循环末整个工作面支架受载不均衡现象明显. 4.3 大采高支架工作面防倒防滑措施
由于大倾角、大采高综采面部分支架工作面阻力很小,甚至为零,“支架—围岩”(顶板—支架—底板)系统构成元素缺失而形成“伪系统”,“支架—围岩”系统稳定性较差.支架很容易出现下滑,倾倒,咬架等现象,进一步引发冒顶事故,影响工作面安全生产. 25221工作面在2012年12月8日出现冒顶,针对大倾角、大采高工作面由于工作面中部和上部“支架—围岩”关系复杂的情况,为顺利度过冒落区域,采取以下措施:
(1)下端头1~3架为防倒防滑排头支架,移架时的顺序依次为2、3、1;
(2)双向割煤,单向移架(自下而上移架); (3)移架时要打开侧护板,同时操纵防倒千斤顶;
(4)带压移架,少降快拉,支架接顶后持续供液,使支架达到最大初撑力,避免支架蹬空;
(5)在正常移架时支架的底座必须及时下调,保证支架与煤层顶底板垂直.
5 结 论
(1)大倾角煤层大采高综采工作面沿走向方向与一般倾角煤层工作面垂直应力分布相似,都呈对称分布.
(2)大倾角煤层沿倾斜方向垂直应力呈非对称性分布,且中上部应力释放范围大于下部.
(3)大倾角煤层倾斜工作面中部和上部覆岩位移较下部大,中部和上部覆岩不易形成结构,岩层活动剧烈,容易失稳.
(4)根据现场实测,大倾角倾斜工作面液压支架工作阻力利用率变化幅度较大,“支架—围岩”关系复杂:工作面支架前后柱受载状态多变;上部区域支架利用率较低,容易造成支架与顶板接触不良;支架平均工作阻力中部最大,上部其次,下部最小.
(5)可为进一步研究大倾角煤层开采时顶板