文/王满旺

综放面端面注水泄压技术应用分析

文/王满旺

山西钜盛能源集团公司3号煤层已进入八采区开采，最大埋深可达480m，采用原有ZF5800/16/ 30放顶煤支架综放开采，初撑力5236kN，工作阻力5800kN，采高2.8m，采放比为1∶1.2。经天地科技股份有限公司测算，八采区工作面支架支护强度须大于4416kN。但目前ZF5800支架工作阻力仅为支护强度的1.3倍，安全系数不高，当工作面来压且顶板破碎时，促使工作面顶板压力加大，可能会引起工作面压架事故。山西钜盛能源集团采用理论分析、实验室试验和数值模拟，研究煤体强度变化对端面稳定性影响以及不同含水率煤体对煤壁强度的影响，得出给煤体注水后，能显著增加煤的抗剪强度，在相同的支护条件下，注水之后的工作面煤体破坏程度比未注水煤层开采要低很多，可有效防止工作面煤壁的失稳破坏，降低工作面煤壁片帮可能性，从而有利于提高工作面煤壁的稳定性。

一、煤体强度对煤壁与端面稳定的机理分析

1.煤体强度变化对支承压力分布影响的理论分析

对于采场前方煤体，其任一点的受力状态如图1所示。由力的平衡方程和极限平衡区满足莫尔—库仑准则可有：

图1采场前方极限平衡区受力状态

采场前方任一点处的垂直应力，即采场前方支承压力：

煤壁前方支承压力峰值点距离煤壁的距离x0：

式中：f—层面间摩擦系数；m—采高；N0—煤壁支撑能力；φ—煤体内摩擦角；γ—上覆岩层平均体积力；K—侧向应力系数；H—单元体距离地表深度。

摩擦角φ降低、抗压强度降低，亦即前方煤壁的支撑能力N0降低。……