特厚煤层综放工作面煤-架受力演化特征及其承载机理_中国煤炭行业知识服务平台

特厚煤层综放工作面煤-架受力演化特征及其承载机理

作者

郭星辰郭军冯国瑞文晓泽戚庭野白锦文高瑞钱瑞鹏朱林俊
单位

太原理工大学矿业工程学院山西省绿色采矿工程技术研究中心山西焦煤集团有限责任公司
摘要

为了研究特厚煤层综放工作面煤-架结构及其承载机理，以塔山矿8216工作面为背景，根据煤体与支架的位置关系将其分为架前顶煤、架上顶煤和承载煤体，采用FLAC3D数值模拟软件分析了煤-架结构应力演化特征及煤体失稳破坏规律。结果表明：工作面超前支承压力峰值位于煤壁斜上方的架前顶煤中，顶煤破坏深度与超前支承压力峰值的超前距离基本相当，向控顶区侧呈“弧形”破坏形态。确定了煤-架结构对顶板来压承载能力的排序依次为架前顶煤>承载煤体>液压支架>架上顶煤。承载煤体在围岩应力拱和顶煤的保护下破坏深度始终保持在近煤壁侧3 m内，已破坏煤体应力基本不受推进距离与支架工作阻力变化的影响。架上顶煤在顶煤冒放前后承载特性不同，进而引起整个煤-架结构承载特性的改变。放煤前后煤壁破坏深度分别为3 m和2 m，顶煤破坏深度分别为7 m和12 m。架前顶煤的失稳是发生端面冒顶的主要原因，煤壁侧承载煤体的破坏是煤壁片帮的直接原因。在围岩应力拱的作用下，顶板以架前顶煤为轴做回转运动并伴随着顶板、支架及超前煤体应力的动态变化，但煤-架结构的承载特性不会改变。研究结果可为特厚煤层综放工作面矿压灾害防控提供有益参考。
关键词

综放开采支架-围岩支承压力数值模拟
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金资助项目(51904203)；山西省科技重大专项资助项目(20201102004)；中国博士后科学基金面上资助项目(2021M702049)；
文章目录

1 特厚煤层综放工作面煤-架承载结构特征
1.1 顶板结构特征
1.2 煤层承载体结构特征
2 数值模拟
2.1 工程背景
2.2 模型建立
2.3 模拟方案与流程
3 结果与分析
3.1 围岩应力演化规律
3.2 围岩塑性区分布特征
3.3煤-架结构承载特征及其机理分析
4 结论
引用格式

郭星辰,郭军,冯国瑞,文晓泽,戚庭野,白锦文,高瑞,钱瑞鹏,朱林俊.特厚煤层综放工作面煤-架受力演化特征及其承载机理[J].采矿与岩层控制工程学报,2023,5(01):18-31.DOI:10.13532/j.jmsce.cn10-1638/td.20221119.002.