矿山压力研究方法分析

移规 律 。 同 时也 确 定 了工 作 面 周 期 来 压 步 距 、 压 强度 以及 支 架 工 作 阻力 的变 化 规 律 ， 来 为合 理 评 价 该 支 架 在
大 倾 角 煤 层 条 件 下 的适 应 性 和 确 定 合 理 支 护 方 式 提 供 了科 学 依 据 。
关键词 ： 大倾 角 ； 采 放 顶 煤 ； 山压 力 ； 型 支 架 综 矿 轻 中 图 分 类 号 ： Ｄ ２ Ｔ ３３ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ３—０ ０ （ Ｏｌ ） １—０ ０ １０ ５６２ １０ ０ ｌ—Ｏ ２
２１ 年第 １ ０１ 期
中州 煤炭
总第 １１期 ８
大倾角轻型支架综采放顶煤矿山压力显现规律研究
卞 ． 南理 工 大 学 能 源科 学与 工 程 学 院 ， 南 焦 作 １河 河 ４ ４ ０ ； ． 南煤 业 化 工 集 团 鹤 煤公 司 ， 南 鹤 壁 ５００ ２ 河 河 ４ ８０ ） ５０ ０
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在刀柱式或房柱式开采时，为保证采矿工作空间 顶板的完整性，刀柱间距应采用岩梁的安全跨距L0， 若取岩层趋向断裂的安全系数为n，则可得顶板岩层的 安全跨距为：
L0 h
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2、简支梁
在边界煤柱的两侧均已采空时以及采深较小时，常将 老顶初次垮落前的情况视为简支梁。 与固定梁相似，只不过最大弯矩发生在梁的中间。
德国学者希普特罗对采场压力拱做过较为全面地阐述：
1) 在工作面及其附近的顶板中存在着压力拱。 2) 在压力拱内为卸载区，卸载区也同时能在底板中形成。
3) 通常在工作面前方15m的距离内形成拱脚最大压力带， 这样在工作面附近压力逐渐减小。同时，在采空区中， 冲填体或冒落的矸石开始压缩的15m内形成另一拱脚 的最大压力区，在这两个最大压力区的拱中心形成驼 峰状的压力分布，两侧高中间低。

悬臂梁假说在一定条件下能对许多矿山压力现 象进行解释．并可以采用材料力学的方法进行 粗略的计算．但不难看出，该假说仍存在严重 缺点1)、直接顶岩层由于地质构造和采动的影响，通常被 许多裂隙切割破坏丧失了连续性，因此不能视其为弹 性的连续岩梁． 2)、利用材料力学公式计算岩梁时，通常把问题过于 简化而使计算结果与实际情况相差甚远．与一些实际 情况的对比表明，采场顶板实际下沉量比按悬臂梁或 悬板公式计算出来的弯曲挠度要大几倍． 3)、悬臂梁假说同压力拱假说一样，未能考虑顶板岩 层与采场支架间的作用关系，只是孤立地研究岩梁的 变形状态，不可能反映出采场上覆岩层运动的真实规 律，从而降低了假说的实用价值。 4)、悬臂梁假说不可能从数量上对矿山压力进行计算， 这是因为该假说脱离了整个岩体 而只研究了个别岩层 的运动规律。
第三节 梁的假说

我国煤炭储量 中约 占总储量 的 １％ ， ４ 我国每年开采大倾角煤 层煤炭 产量 大约 占全 国煤 炭全年 总
产 量 的 ８ 一１％ 。 ％ ０
根 据 当前 的研 究 状 况 ，一 般 将 ３ 。～ ５ 倾 角 的 煤 层 视 ５ ５。
为大倾角煤层 。而经研究表 明：垮 落矸石 的 自然安 息角在 多数情况下约为 ３ 。 ５ ，矸石一 般在 ３ 。 ０ 以上便会 滑移 ，金庄 煤矿煤层平均倾角 为 ３ 。 ２ ，接近大倾角煤层 ，考虑到煤层倾
收 稿 日期 ：２ １ —１ —１ ０１ １ １
作 者 简 介 ：王 旭 涛 （ ９ ３一） １７ ，男 ，山西 汾 阳人 ，工 程 师 、注 册 安 全 工 程 师 、 注册 安 全 评 价 师 ，毕 业 于 中 北 大 学 安 全 工
程专业 ，现在山西煤炭 运销集 团龙峰煤业有 限公 司从事煤矿安全生产管理工作。
划分 有 ４４ ９ 单 元 ，４３６ ４ ９０个 ７８６个 节 点 。 水 平 方 向 为 ｘ 轴 方
向 。Ｙ轴沿巷道方 向，ｚ轴 为重力方向。
表 １ Ｆ Ａ 计 算 采 用 的 岩石 力学 参 数 Ｌ Ｃ。
模 型前后左 右 四个 面 ，其 中只约束 法 向位 移 ，底面 约
束 三方 向 的 自由度 ，顶 面 无 约 束。 由于 所 建模 型高 度 为
角 变 异 系数 较 大 ，按 大倾 角 考 虑 。 在 大 倾 角 煤 层 采 场 开 采
２ 数值模 拟模 型的建 立
模拟是 以金庄煤矿 ９ 煤层一次开采为研究对象 ，其顶底
板 岩性 及 物 理力 学 参 数 见 表 １ 。模 型 模 拟 的 煤 层 距 离 地 面 约 ５ｏ ０ｍ，考虑 到 模 型过 大 将会 影 响 计算 机 计 算 速 度 ，模 型 只 模 拟 煤 层 附近 １０ ８ ｍ左 右 范 围 内 的岩体 ，模 型 上部 岩体 的 自重 ， 将 在 模 型上 面 施 加载 荷 模 拟 ，同 时 ，在 不 影 响 计算 结 果 的 前 提 下 简 化模 型工 作 面 长 度 ，工 作 面 推 进 长 度 为 １０ ５ ｍ，整 个

１ 地质及生产条件 南屯煤矿 １０ ３６房采工作 面是 一采 区南部 ３煤 边角 区
域， 属不规则块 段 ． 其北 侧是 １０ 作面采 空 区 ， ３６工 西侧 为
一
采 西部 断层 ， 其余各 侧均 为 ３ 煤露 头。整 个 区域东宽西
１０ ７ ～一２５ 地面平均标高 ＋ ２０ ０ｍ， ４ ．ｍ。该 区域煤层赋存
一
稳定 ． 地质构造简单 ， 煤层硬度 ～４ 煤层走 向 ０—５￣倾 ， ２． 向北东 ， 倾角 ２～１￣ 平均 ； ０． 煤层厚度为 ３ ２ ． ０～３３ｍ。 ．０
２２ 液压缸 的输 出力 ．
差动式液 压缸 ， 通常 按 ＝１ 即 ｖ ＝ 来确定 其几 ． ｌ 何参 数。此 时． 活塞与活塞杆直 径关系应满足 ：
（） １单活塞杆双作用液压缸 ， 在采用差动 回路控制时 ， 可提 高活塞杆伸 出速度 ， 从而满足一些特殊的使用要求 。
（） ２ 差动液 压缸的几何参数 ． 可按速 比要 求设计 。 （） ３ 常用差动液压缸的速 比 ＝１ 。此时 ． 液压缸 的伸 缩 速度相 同． 推力 拉力相等 。
房桂式采煤法采用短工作 面推进 ， 煤柱作 为暂时或 将 永九 的支撵物 ， 矿山压力显现及规律与长壁采煤 法完全不
同。进行矿 压研究不仅 可以保证安 全生产 ， 而且可咀验证
开采设 计的台理性 。 南 屯煤 矿率先进 行房柱式 开采不 仅解 决了南 屯煤矿 当前面临的白马河下 和村庄下 的煤 炭开采 问题 ， 实现 了矿 井可持续发展和高产高效。
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２２ 第 １ ０年 期 ０
南 屯煤矿 房 柱 式开 采矿 山压力 研 究
充 矿 集 团技 术 中一