急倾斜放顶煤工作面矿压规律与来压监测预报

急倾斜放顶煤工作面矿压规律与来压监测预报

应用行业：矿山

技术领域：采煤方法

任务来源： 乌鲁木齐矿务局项目

获奖情况：

陕西省教育厅科技进步三等奖

新疆维吾尔自治区科技进步三等奖

乌鲁木齐矿务局特等奖

Ø 主要内容

1. 发现了大放高条件下顶煤呈弧拱状破坏的客观规律，从而为提高工作面工效和产量指明了有效途径。

2. 研究发现合理加大放高使顶煤呈弧拱状破坏，可以从根本上解决架前冒顶事故，也可以消除由于顶板压力大而造成的支架歪斜现象。

3. 采用弹性力学方法，建立了顶煤弹性深粱力学模型；求解了顶煤应力函数，扩展了弹性力学内容；给出了顶煤应力和破坏的解析表达式，建立了确定合理顶煤厚度的解析方法；从理论上揭示了大放高条件下弧拱状破坏的力学机理。

4. 发展了灵敏、简便、可靠的监测技术，提出了应用位移速度指标替代应力指标的监测方法。

总体上，完成了急倾斜大放高开采的顶煤破坏运动规律、顶煤破坏机理、合理顶煤厚度确定、来压监测预报的系统化研究，并且充分得到实践检验。

Ø 技术要点

通过在工作面前方，按照5m、10m、15m三个层位的顶煤位移实测，取得的大放高顶煤破坏运动规律，具有开创性。该理论不仅指出了加大采放高度的增产提效方法，还消除了小放高条件下架前冒顶、支架歪斜事故，又可以减少一倍的巷道掘进量，一举多得。该研究成果对促进放顶煤开采的推广应用，提高急倾斜煤层开采的机械化程度，起到了重要作用。

顶煤力学模型的建立，给出了合理顶煤厚度确定的理论方法和解析公式。从力学角度阐明了大放高条件下顶煤破坏形态的机理，揭示了小放高条件下架前冒顶和加大放高可消除架前冒顶的客观规律。该解析表达式可以计算出各种顶煤厚度下的顶煤应力分布，判断首先出现的顶煤破坏区域和破坏形态，指导顶煤回收和顶板支护。

放顶煤工作面来压监测预报技术，可以在超前巷道安全地带，布置3～4个动态仪测站，方便地对构成工作面安全威胁的来压进行超前预报，从而扩大了简易机械化放顶煤工作面的应用范围，使难采煤层得到安全高效开采。

大放高矿压规律与来压监测预报研究，建立了全面指导急倾斜特厚煤层放顶煤开采实践的理论体系。

Ø 应用情况及前景

1. 通过研究，将六道湾煤矿综采工作面采放高度由原来的l0m提高到20m，多年的实践证明工作面平均年产量提高一倍，工效提高一倍以上；

2. 每开采一个分段节约一套巷道系统，万吨掘进率降低50％；

3. 架前冒顶事故率和支架歪斜事故率减少95％以上，安全状况明显改善；

4. 来压监测技术的应用，避免了综采工作面停产1个月和搬迁事故，直接效益一百多万元；

5. 大胆探索超前预报技术，成功地进行了滑移支架放顶煤工作面来压预报，使首采工作面安全顺利试采成功，避免了工作面下马事故；

6. 本项成果的应用，截止目前共计创效益近亿元。

本项研究建立了急倾斜放顶煤开采顶煤控制的理论体系，指明了工作面实现高产、高效、安全开采的最佳途径。既有很高的理论意义，又有广泛的应用价值。

弹性深梁力学模型的建立，不仅对放顶煤开采有直接的理论意义，同时也是对相关弹性力学内容的发展，具有重要理论价值。

放顶煤开采超前监测技术，是大放高理论的拓展应用，扩大了放顶煤技术的应用范围，是保障工作面安全的有效手段，有重要的实际应用价值。

西北地区急倾斜特厚煤层分布广泛，本项理论和技术有广阔的应用前景，特别对难采煤层的机械化开采有突出的意义。