急傾斜放頂煤工作面礦壓規(guī)律與來壓監(jiān)測預(yù)報

應(yīng)用行業(yè)：礦山

技術(shù)領(lǐng)域：采煤方法

任務(wù)來源： 烏魯木齊礦務(wù)局項目

獲獎情況：

陜西省教育廳科技進(jìn)步三等獎

新疆維吾爾自治區(qū)科技進(jìn)步三等獎

烏魯木齊礦務(wù)局特等獎

Ø 主要內(nèi)容

1. 發(fā)現(xiàn)了大放高條件下頂煤呈弧拱狀破壞的客觀規(guī)律，從而為提高工作面工效和產(chǎn)量指明了有效途徑。

2. 研究發(fā)現(xiàn)合理加大放高使頂煤呈弧拱狀破壞，可以從根本上解決架前冒頂事故，也可以消除由于頂板壓力大而造成的支架歪斜現(xiàn)象。

3. 采用彈性力學(xué)方法，建立了頂煤彈性深粱力學(xué)模型；求解了頂煤應(yīng)力函數(shù)，擴展了彈性力學(xué)內(nèi)容；給出了頂煤應(yīng)力和破壞的解析表達(dá)式，建立了確定合理頂煤厚度的解析方法；從理論上揭示了大放高條件下弧拱狀破壞的力學(xué)機理。

4. 發(fā)展了靈敏、簡便、可靠的監(jiān)測技術(shù)，提出了應(yīng)用位移速度指標(biāo)替代應(yīng)力指標(biāo)的監(jiān)測方法。

總體上，完成了急傾斜大放高開采的頂煤破壞運動規(guī)律、頂煤破壞機理、合理頂煤厚度確定、來壓監(jiān)測預(yù)報的系統(tǒng)化研究，并且充分得到實踐檢驗。

Ø 技術(shù)要點

通過在工作面前方，按照5m、10m、15m三個層位的頂煤位移實測，取得的大放高頂煤破壞運動規(guī)律，具有開創(chuàng)性。該理論不僅指出了加大采放高度的增產(chǎn)提效方法，還消除了小放高條件下架前冒頂、支架歪斜事故，又可以減少一倍的巷道掘進(jìn)量，一舉多得。該研究成果對促進(jìn)放頂煤開采的推廣應(yīng)用，提高急傾斜煤層開采的機械化程度，起到了重要作用。

頂煤力學(xué)模型的建立，給出了合理頂煤厚度確定的理論方法和解析公式。從力學(xué)角度闡明了大放高條件下頂煤破壞形態(tài)的機理，揭示了小放高條件下架前冒頂和加大放高可消除架前冒頂?shù)目陀^規(guī)律。該解析表達(dá)式可以計算出各種頂煤厚度下的頂煤應(yīng)力分布，判斷首先出現(xiàn)的頂煤破壞區(qū)域和破壞形態(tài)，指導(dǎo)頂煤回收和頂板支護(hù)。

放頂煤工作面來壓監(jiān)測預(yù)報技術(shù)，可以在超前巷道安全地帶，布置3～4個動態(tài)儀測站，方便地對構(gòu)成工作面安全威脅的來壓進(jìn)行超前預(yù)報，從而擴大了簡易機械化放頂煤工作面的應(yīng)用范圍，使難采煤層得到安全高效開采。

大放高礦壓規(guī)律與來壓監(jiān)測預(yù)報研究，建立了全面指導(dǎo)急傾斜特厚煤層放頂煤開采實踐的理論體系。

Ø 應(yīng)用情況及前景

1. 通過研究，將六道灣煤礦綜采工作面采放高度由原來的l0m提高到20m，多年的實踐證明工作面平均年產(chǎn)量提高一倍，工效提高一倍以上；

2. 每開采一個分段節(jié)約一套巷道系統(tǒng)，萬噸掘進(jìn)率降低50％；

3. 架前冒頂事故率和支架歪斜事故率減少95％以上，安全狀況明顯改善；

4. 來壓監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，避免了綜采工作面停產(chǎn)1個月和搬遷事故，直接效益一百多萬元；

5. 大膽探索超前預(yù)報技術(shù)，成功地進(jìn)行了滑移支架放頂煤工作面來壓預(yù)報，使首采工作面安全順利試采成功，避免了工作面下馬事故；

6. 本項成果的應(yīng)用，截止目前共計創(chuàng)效益近億元。

本項研究建立了急傾斜放頂煤開采頂煤控制的理論體系，指明了工作面實現(xiàn)高產(chǎn)、高效、安全開采的最佳途徑。既有很高的理論意義，又有廣泛的應(yīng)用價值。

彈性深梁力學(xué)模型的建立，不僅對放頂煤開采有直接的理論意義，同時也是對相關(guān)彈性力學(xué)內(nèi)容的發(fā)展，具有重要理論價值。

放頂煤開采超前監(jiān)測技術(shù)，是大放高理論的拓展應(yīng)用，擴大了放頂煤技術(shù)的應(yīng)用范圍，是保障工作面安全的有效手段，有重要的實際應(yīng)用價值。

西北地區(qū)急傾斜特厚煤層分布廣泛，本項理論和技術(shù)有廣闊的應(yīng)用前景，特別對難采煤層的機械化開采有突出的意義。