第十章--浅埋煤层开采岩层控制.pptVIP

矿山压力与岩层控制 10 浅埋煤层开采岩层控制 10.1 浅部煤层长壁工作面上覆岩层活动特点 10.2 浅埋煤层长壁开采顶板砌体梁结构及其稳定性 10.3 浅埋煤层采场支护 10.4 近距冲积层采场矿山压力规律 10.5 本章小结 10.1 浅部煤层长壁工作面上覆岩层活动特点 神府、东胜煤田探明储量2 236亿t，占全国探明储量的1/3，是世界七大煤田之一，神东矿区开采区域大部分集中于埋深在100～150 m以内的浅部，煤层的典型赋存特点是埋深浅、基岩顶板较薄、表土覆盖层较厚。由于此类煤层的矿压显现规律具有明显的特点，通常将具有浅埋深、基岩薄、上覆厚松散层赋存特征的煤层称为浅埋煤层。  煤层埋藏浅并不一定矿压小，浅埋煤层长壁工作面普遍出现台阶下沉现象，支架压毁，矿压显现剧烈。 图10-1 浅埋煤层工作面被压坏的液压支架 10.1.1 工作面矿压显现特征与规律 1) 普采工作面矿压显现特征 C202工作面是大柳塔煤矿的试采工作面，开采2—2煤层，厚3.8m，倾角约3°，埋深平均65m。煤层直接顶厚一般3m左右，为粉砂岩、砂质泥岩。老顶厚17.3m，为砂岩和砂质泥岩。开采区上方烧变岩厚20m左右，其上为毛乌素沙漠风积沙覆盖层。 工作面长102m，采高2.2m，爆破落煤，日进1循环，循环进尺1.2m。采用HZWA摩擦支柱配合HDJA—1200铰接顶梁支护，见四回一，全部垮落法管理顶板。观测期间经历了6次周期来压，主要来压特征见图10.2 （1）来压步距不大。老顶初次来压步距为24m，周期来压步距平均8m。 （2）来压明显，动载明显，“三量”的增值倍数大，平均为2.6～3.8。 （3）来压的主要特征是顶板沿煤壁产生切落，出现台阶下沉。下沉量为350～600mm，最大一次沿工作面中下部范围长达70m，说明老顶岩块难以形成稳定的铰接结构。  2) 综采工作面矿压显现规律 1203面开采1—2煤层，地质构造简单。煤层平均倾角3°，平均厚6m，埋深50～65m。覆岩上部为15～30m风积沙松散层，其下为约3m风化基岩。顶板基岩厚15～40m。直接顶为粉砂岩、泥岩互层，裂隙发育。老顶主要为砂岩，岩层完整。 　　　工作面长150m，采高4m，循环进尺0.8m，日进2.4m。顶板支护采用YZ3500—23/45掩护式液压支架，支架初撑力2700kN/架，工作阻力3 500kN/架。 实测表明，综采工作面来压主要特征如下： （1）初次来压步距27m。来压的主要特征是工作面中部约91m范围顶板沿煤壁切落，形成台阶下沉。来压猛烈，造成部分支架损坏。 （2）周期来压步距9.4～15.0m，平均12m。来压历时较短，支架动载明显。支架初撑力为额定阻力的74%，初撑力正常。支架工作阻力为额定工作阻力的80%。支架平时的工作阻力不大，只有来压时才超过额定值，支架动载明显。  ? （3）顶板破断运动直接波及地表。初次来压时在对应煤壁的地表出现了高差约20cm的地堑，表明覆岩破断是贯通地表的。工作面周期来压时上覆岩层也发生了类似的破断（图10-3），工作面台阶下沉是顶板基岩沿全厚切落的结果。 （4）根据地表岩移观测，基岩顶板破断失稳表现出单组关键层结构特征，工作面覆岩将不存在“三带”，基本上为冒落带和裂隙带“两带”（图10-4）。 图10-4 工作面上覆岩层整体切落与台阶下沉 3)快速推进工作面的矿压特征 20604面正常推进速度为22循环/d（17.6 m/d），最快推进速度34循环/d（29m/d），日产煤3.7万t。工作面埋深80～110m，地表起伏不大，煤层平缓，倾角0.5°～2.6°，断层很少。开采2—2煤层，煤厚平均4.5m，f =1～3。煤层顶板基岩厚度较大，约42.6m，f=2～7（平均4.0）。基岩风化层平均厚5.4m，沙砾层、亚粘土层和沙土层平均厚度56m。 　　工作面长220m，采高4.3m，循环进尺0.8m。支架初撑力4098kN/架，工作阻力6708kN/架。 （1） 工作面来压规律 在基岩变厚，推进速度加大的条件下，工作面初次来压步距增大为54.2m，来压动载系数2.14。工作面周期来压步距平均14.6m，动载系数为1.58。 来压期间，工作面中部支架压力一般在6200kN/架以上。初次来压与周期来压的压力分布类似，来压时中部支架一般都达到额定支护阻力，体现了明显的板破断特征（图10-5）。出现顶板沿煤壁切顶现象，但台阶下沉一般在100mm以内，对工作面不构成明显威胁。 图1