School of Mining Engineering, Anhui University of Science & Technology
Huaxing Energy Co Ltd

针对厚煤硬顶工作面末采期间存在大面积悬顶引起的采动应力集中及回采效率低的问题,以唐家会煤矿 61304 工作面为工程背景,运用相似模拟试验、理论分析、数值模拟和现场实测等综合研究方法,在分析 16.8 m 特厚煤层以及 15.8 m 厚硬基本顶工作面末采期间覆岩垮落规律、悬臂结构力学传递机制、应力演化特征等影响因素的基础上,采用爆破切顶协同控制顶板技术,以达到提高回采率的目的。 结果表明:覆岩悬臂结构在回采时期产生超前应力集中,导致末采期间顶煤回收量降低,停采煤柱被迫增加;爆破切顶破坏末采时期悬臂结构,切断超前采动应力传播途径,厚硬基本顶对工作面传递压力减弱,工作面放顶距离延长;悬臂角度与超前应力峰值呈负相关,悬臂长度与超前应力峰值呈正相关,通过破坏悬臂结构缩短悬臂长度可降低超前应力峰值;末采期间爆破切顶后超前应力峰值平均降低约 5.76 MPa,停采煤柱缩短 20 m,煤炭回收效率提高。 工程实践表明,爆破切顶工艺能改善末采时期顶板悬空引起的采动应力集中,有效控制平巷围岩变形,极大提高煤炭回收效率,保障末采期间安全高效回采。

国家自然科学基金项目(52074007,52074008);安徽省自然科学基金项目(2008085ME142)

1 工程概况
2 厚煤硬顶煤层爆破切顶物理模拟
2.1 物理模拟试验结果分析
2.2 末采时期覆岩应力分布规律
3 悬臂楔形结构力学分析
4 厚煤硬顶煤层爆破切顶数值模拟
4.1 数值模型建立
4.2 爆破切顶前后采动应力演化对比分析
5 末采爆破切顶控制技术方案设计
6 结 论