超长工作面可行性论证精选.doc

超长工作面可行性论证 1.1 工作面可行性研究的意义 综合机械化采煤工作面长度，一般为150～220m，如开采技术条件许可工作面长度可达250～300m，每个工作面长度尽可能保持一致。普通机械化采煤工作面的长度，一般宜为120～160m，对拉工作面，其总长度一般为200～300m。炮采工作面长度一般为80～150m；当受断层等构造影响时，根据实际情况决定其长度。急倾斜煤层采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法的工作面长度一般为30～60m。超长工作面指的是工作面长度在300m以上的工作面，超长工作面有以下优点： （1）在回采的过程中，找出合适的工作面长度，能够在很大程度上保证采煤的安全系数。在一定范围内延长工作面距离能够实现工作面的高产高效，达到减员增效，降低消耗的目的。 （2）怎样的工作面长度才是最有效的，是研究矿井采煤技术中一直困扰的问题。在适合的条件下，增加工作面的长度，不仅能提高工作面单产、方便巷道布置、简化生产系统、有利于矿井高度集中生产,而且能提高矿井资源采出率,并有利于地表建筑物(如铁路、国道等)的保护。 （3）在完善工作面设备配套和提高工作面装备水平的基础上,加长工作面长度,提高综放工作面单产,以推动矿井高度集中生产的发展,加快高产高效矿井建设,这是综放开采进一步发展的方向和标志 如何把握工作面的长度，是很关键的问题，过长或者过短，都会在不同程度上影响矿井采煤工作的进程。当工作面的长度超出了合适的范围，会增加开采的时间，从而降低工作效率；反过来说，工作面的长度达不到合适的范围时，大量的投入却只能获得较少的开采量，增加了开采投入的成本。只有不断研究和实践，确定工作面的长度，才能更好的提高工作效率。随着综放工作面长度的加大,工作面设备配套、工艺方式选择与参数优化、顶板矿压显现规律、煤尘瓦斯分布规律、地表沉陷规律等都会出现新的特征,有待进一步研究。因此，对矿井超长工作面的研究，具有着重大的意义。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 覆岩运动规律 （1）砌体梁理论 钱鸣高院士在铰接岩块学说和预成裂隙梁假说的基础上,借助于大屯孔庄矿开采后岩层内部移动观测资料,研究了裂隙带岩层形成结构的可能性和结构的平衡条件,提出了上覆岩层开采后呈砌体梁式平衡的结构力学模型。该理论认为采场上覆岩层的岩体结构主要是由多个坚硬岩层组成,每个分组中的软岩可视为坚硬岩层上的载荷,此结构具有滑落和回转变形两种失稳形式。该研究的意义主要在于:上覆岩层结构形态与平衡条件的提出,为论证采场矿山压力控制参数奠定了基础。缪协兴、钱鸣高给出了关于砌体梁全结构模型,并对全结构进行了力学分析,得出了砌体梁的形态和受力的理论解以及砌体梁排列的拟合曲线。 图1 表示开采后的岩层活动状态 图2 承载层所构成的“砌体梁” 力学模型 （2）传递岩梁理论 以岩层运动为中心的矿压理论 宋振骐院士等人在大量现场观测的基础上,建立并逐步完善了以岩层运动为中心,预测预报、控制设计和控制效果判断三位一体的实用矿压理论体系[1 ] ,矿压界也称之为“传递岩梁”理论。这一理论的重要贡献在于:揭示了岩层运动与采动支承压力的关系,并明确提出了内外应力场的观点,以此为基础,提出了系统的采场来压预报理论和技术;提出了“限定变形”和“给定变形”为基础的位态方程(支架围岩关系) ,以及系统的顶板控制设计理论和技术。 （3）压力拱假说 前苏联工程师Φ·许普鲁特提出的压力拱假说认为,采场在一个“前脚在煤壁、后脚在采空区”的拱结构的保护之下。这种观点解释了两个重要的矿压现象:一是支架承受上覆岩层的范围是有限的;二是煤壁上和老塘矸石上将形成较大的支承压力,其来源是控顶上方的岩层重量。由于拱假说难以解释采场周期来压等现象,现场也难以找到定量描述拱结构的参数,所以拱假说只能停留在对一些矿压现象一般解释的水平上。 （4）铰接岩块学说 前苏联学者T·H·库茨涅佐夫提出的铰接岩块学说认为,需控的顶板有冒落带和其上的铰接岩梁组成。铰接岩块在水平推力的作用下,构成一个平衡结构。铰接岩块学说的重大贡献在于,它解释了采场周期来压现象,首次提出了预计直接顶厚度的公式,并从控制顶板的角度出发,揭示了支架荷载的来源和顶板下沉量与顶板运动的关系。这一成果是以后矿压理论发展的重要基础,但是该学说对形成铰接岩块平衡结构的采场条件以及支架与顶板之间的作用关系研究不够。 1.2.2 工作面矿压显现规律 1.2.2.1 一般工作面的矿压显现 （1）工作面的初次来压垮落步距较大，根据老顶顶岩层情况，一般为35～37 m,直接顶板断裂线与支巷成45°左右的夹角，直接顶周期垮落步距一般为10～15m。工作面的中期来压步距一般20～25 m。 （3）工作面有分段来压情况, 但规律不明显。采动影响波及范围较小, 对相邻备用工作面顺槽煤柱几乎没有形成破坏, 在下一