基于关键层理论的8m大采高工作面矿压规律研究
2021-03-26冯酉森
煤炭工程 2021年3期
关键词:关键
冯酉森,陆 浩,焦 斌,李 伟
(神东煤炭集团有限责任公司 补连塔煤矿,内蒙古 鄂尔多斯 017209)
神东矿区煤炭地质储量巨大,煤层稳定,地质结构简单,煤层厚度大[1],为特厚煤层一次采全高创造了条件[2],现补连塔煤矿第四个8m特大采高综采工作面已正式回采,多名学者对大采高综采工作面矿压显现规律进行了卓有成效的研究[3-9],但多集中于综采面矿压显规律的宏观总结,将矿压规律与煤层上覆岩层进行关联分析较少。8m特大采高综采工作面在回采过程中,周期来压步距、动载系数、来压持续距离差异明显,尤其在过特殊区域时,提前对矿压显现进行预测预报尤为重要,现有的矿压规律总结并不能够满足现场实际需要。
煤系岩层由上部层状岩体组成,由于各岩层的岩石力学性质、厚度差异明显,从而在控制采场上部岩层运动中所起的作用不同,关键层控制采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动[10-13],该理论在工程实践中已得到证明[14,15]。本文将基于关键层理论对8m特大采高综采面矿压显现规律进行深入分析,总结矿压显现规律与关键层之间的关系。
1 关键层判别方法
覆岩关键层判别分为三个步骤:一是根据覆岩岩层物理力学性质、厚度等参数,利用组合梁理论判断坚硬岩层;二是根据岩层梁式破断计算其极限跨距;三是对坚硬岩层的极限跨距进行分析,确定煤层上方覆岩中主关键层、亚关键层的位置及相关参数[16]。
1.1 坚硬岩层判断
基本顶初次来压后,随综采工作面回采,煤层上覆基岩经过破断、运动,周而复始的出现“稳定—失稳—稳定”过程,根据关键层定义,关键层之间非同步协调变形,关键层上部控制岩层与关键层同步变形,如图1所示。……
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