冯家塔煤矿综采面回撤技术研究与应用

摘要

冯家塔煤矿主采煤层属浅埋煤层，煤层顶板内存在双关键层结构，工作面大小周期来压现象明显，顶板台阶下沉严重。冯家塔煤矿现已完成12个综采工作面的回撤任务，但在多个工作面的回撤过程中发生冒顶压架事故，顶板最大下沉量可达1m，部分支架被完全压死，给回撤工作带来巨大困难。为顺利完成该矿综采工作面的顺利回撤，保证工作面快速接续，采用现场实测结合理论分析、数值模拟的研究方法，剖析覆岩运动与矿压显现规律，提出回撤通道支护方案，探究合理支护参数，讨论回撤工艺选择方法，对指导浅埋煤层末采工作面安全回撤具有参考意义。 （1）末采矿压规律分析与让压技术的合理应用。通过现场实测的支架工作阻力曲线，判别分析大小周期来压步距，研究工作面推进速度均对来压步距产生影响；基于顶板周期来压规律，介绍停采让压技术的原理与应用条件，并对1209末采工作面是否应用停采让压技术进行合理判别。 （2）让压、回撤期间支架的工作阻力研究。末采期间采场上覆载荷由煤壁—支护结构—支架—采空区系统协同支撑，支架是实现安全回撤的重要保证。分析了顶板内双关键层结构的运动破坏特征，建立停采让压、回撤期间顶板结构的力学模型，确定了支架应当提供的合理工作阻力，提出了回撤期间加强临时支护的方案。 （3）回撤通道支护设计与设备回撤方案优化。基于安全撤架要求，确定回撤通道的合理尺寸。基于裂隙发育的时效性，优化工程类比法拟定的回撤方案，理论分析确定合理支护参数，并进行模拟验证。提出三种设备回撤方案，基于围岩内塑性区分布及顶板下沉曲线，确定优化支护设计配合双向回撤的围岩控制效果最好。 （4）支护设计与回撤方案的现场实践应用。现场应用效果表明优化支护设计配合双向回撤方案围岩控制效果良好，可保证采面的正常接续，节约经济成本107万元，安全、高效、经济、优质的完成了回撤工作，可为神府矿区的其他矿井提供经验借鉴。

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致谢

变量注释表

1绪论

1.1问题提出与研究意义

1.2.1浅埋煤层开采覆岩运移规律研究

1.2.2浅埋煤层回撤通道支护技术研究

1.3.1地质情况

1.3.2巷道布置参数及工作面设备配置

1.4研究内容与方法

2综采面末采矿压显现规律与停采让压位置选择

2.1监测方案设计

2.2末采矿压监测结果分析

2.3停采让压技术的合理应用

2.3.1停采让压技术的适用条件

2.3.2合理让压位置的选择

2.4本章小节

3综采面末采期间支架合理工作阻力研究

3.1停采让压期间支架合理工作阻力

3.1.1基于顶板结构的支架工作阻力研究

3.1.2停采让压期间顶板结构的判定

3.1.3让压期间支架的合理工作阻力

3.2回撤期间支架合理工作阻力

3.2.1回撤期间的顶板结构

3.2.2回撤通道合理宽度的确定

3.2.3回撤期间支架的合理工作阻力

3.3回撤通道围岩稳定性影响因素分析

3.4本章小结

4综采面回撤通道支护设计与回撤方案优化

4.1合理支护参数的确定

4.1.1高强树脂纤维网铺设间距

4.1.2锚杆长度与间距

4.1.3锚索长度与间距

4.2回撤通道支护参数优化

4.2.1支护设计的理论优化

4.2.2支护设计的围岩控制效果

4.3回撤方案优化

4.4本章小结

5现场实践及应用效果

5.1.1回撤通道支护参数与施工流程

5.1.2支护设备回撤流程

5.2现场施工效果

5.2.1经济效益分析

5.2.2应用效果分析

5.3本章小结

6结论

参考文献

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