《采场顶板安全保障技术及应用研究报告》开题报告.doc

采场顶板安全保障技术及应用研究 可行性研究报告 平顶山煤业股份有限公司平宝公司 2009年12月25日 采场顶板安全保障技术及应用研究 一、概述 （一）项目名称：采场顶板安全保障技术及应用研究 （二）起止时间：2010年1月～12月 （三）承担单位：平煤股份平宝公司 协作单位： （四）矿井概况 井田位于平顶山矿区李口向斜北翼东部，河南省许昌市襄城县紫云镇，距平顶山市区25公里。井田东西走向14.5km，南北倾斜宽1.1～4.6km，面积47km2，可采煤层探明地质储量5.8亿吨，工业储量4.8亿吨，精查范围内可采储量3.1亿吨。主采煤层两层，戊9-10煤层平均厚2.5米。己16-17煤层平均厚6.5米，矿井设计生产能力240万吨/年，服务年限92年。 己15-12010首采工作面位于己二采区上部，采面可采走向长1080m，采长210m,煤层厚度1.8～7.2 m，平均3.2m。煤层倾角0°～8°，平均4°。回采面积24.9万㎡，可采储量91.42万吨。采面地面标高+150m～+230m，工作面标高为：-572m～-628m。平均埋藏深度790m。 采面位于白石山背斜南翼，紧邻白石山背斜。采面内断层构造较为发育，断层落差0.3～2.2m居多，多为正断层。断层落差在1m以上的有11条，对回采有较大影响。工作面煤层直接顶板为1.8～3.5m泥岩，具滑面，易离层脱落。基本顶为7.7～14.2m中粒砂岩。直接底板大部为泥岩、砂质泥岩，厚度8.5～13m，基本底为6.2～12.3m泥灰岩或灰岩。 工作面水文地质较为简单，主要为煤层底板灰岩岩溶裂隙含水层，一般由3～4层灰岩组成，厚度13.97～23.40m，平均17.48m，埋深多在-600m以下，富水性弱～极弱。工作面最大涌水量1.0m3/min，正常涌水量0.5m3/min。煤层具有自燃倾向，自燃发火期4～6个月。工作面煤层瓦斯压力为2.2～2.3MPa，瓦斯相对涌出量4.94～13.77m3/t，平均9.36 m3/t。 工作面安装139架ZY6400/20/40型液压支架、一部SGZ800/630型刮板运输机、一部SZZ800/250型转载机和一部MG300/700-GWD型采煤机。采用单一走向长壁后退式采煤法，综合机械化采煤工艺，全部陷落法管理顶板。 （五）项目的现状、研究的目的、意义及国内外技术概况 平宝公司首山一矿为新建矿井，年设计生产能力240万吨。其首采面己15-12010综采工作面已经投产，由于其地质状况复杂，采场顶板矿山压力大，巷道采用联合支护。因此，存在巷内支护、锚网、索支护的影响造成矿压显现规律模糊和顶板来压与支架增阻互动性差等问题，致使综采支架时常出现倾斜歪倒和冒顶现象，支架的稳定性和顶板管理受到严重威胁，同时也造成回采巷道和采区准备巷道支护、维护困难。 在采区设计方面，由于没有详细的矿压观测资料，不能掌握和预测矿压分布规律，给矿井回采和巷道维护带来很大的技术难题。由于没有可靠的实时监测手段，给设计、生产管理带来诸多困难，严重地制约了矿井的高产高效的发展。因此，需要寻找可靠的监测方法和手段进行矿压规律研究。此外，回采煤层为高瓦斯突出煤层，支撑压力与煤层突出、瓦斯涌出之间有什么内在联系，需要探讨研究，以期找出科学的综合治理方案，并建立完善的突出煤层采场安全技术保障体系。并建立完整的突出煤层采场安全保障技术体系。 该项目的研究成果，必将提高矿井支护设计的科学性，更有效地保证安全生产。同时，也使公司矿压研究处于国内先进水平，并可为其它矿井所借鉴，从而产生巨大的经济效益和社会效益。 （六）承担单位与协作单位技术力量概况 平宝公司为新型的数字化安全示范矿井，有专业自动化研究机构，矿井自动化水平普及到矿井生产的方方面面，技术力量雄厚。承担现场试验的综采队管理严格，职工技术素质较高。具体负责试验工作的生产技术部采煤组有主任工程师1人，采煤工程师3人，技术水平较高的矿压观测工8人。有专用计算机操作室和2名技术熟练的操作员。因此，完全有能力从事本项目的研究。 试验工作面所在的一水平己二采区生产系统简单、合理，运输系统可靠，设备配套合理，为项目的顺利开展创造了必要条件。 二、研究的关键技术与方案 （一） 主要研究内容：采场顶板安全保障技术及其应用研究。主要包括： 1、研制开发一套适用于采场顶板压力和支架工作参数的实时在线智能化监测装置。 2、研制开发一套用于采场顶板压力分布规律的计算机分析软件系统。 3、支承压力及其显现变化规律。 （1）支承压力变化的基本规律，包括支承压力影响范围、峰值点位置、应力集中系数等。 （2）基本顶运动时支承压力分布的影响。 （3）采场两侧支承压力分布。 （4）支承压力显现变化规律：主要研究巷道、工作面围岩位移和支架受力与支撑力的关系。 4、采场顶板及围