大采高工作面煤壁破坏机制研究

谢亚涛 史志祥

摘要：现如今，在我国综合国力不断提升的大背景下，国内的工程也逐渐被人们重视起来。针对大采高工作面煤壁易发生片帮、冒顶这一难题，以某工作面为背景，构建“顶板、煤壁、支架”系统力学模型，对煤壁稳定性影响因素进行敏感度分析；设计煤壁稳定性控制实验台对煤壁稳定性与采高、支架工作阻力、煤壁压力及煤体强度的关系进行模拟实验；采用UDEC数值软件对不同采高、黏聚力、支护强度、推进距离下煤壁变形情况进行模拟。研究得到：煤壁处的顶板压力是煤壁发生破坏的主要因素，煤体强度决定着煤壁所能承受的顶板压力；采高越大、煤壁发生破坏时的临界压力越小，煤壁越不稳定；支架的支护强度越大，作用在煤壁处的压力就越小，煤壁越稳定，但提高支护强度对于控制煤壁破坏的作用是有限的；支架护帮板在控制塑性区煤体继续破坏起的作用不大。煤壁破坏前，煤体具有较大的变形量，且煤壁破坏位置多发生在煤壁中上部，为采高的60%～70%。研究成果为煤壁片帮的防治提供了基础。

关键词：大采高；工作面；煤壁破坏；机制

引言

大采高开采技术于20世纪80年代引入国内，并得到快速发展。且随着综合机械化水平的提高，大采高开采以其高产、高效的优点成为我国厚煤层开采的主要技术。但制约大采高工作面安全、高效开采的主要问题是煤壁片帮与端面冒顶。煤壁片帮增大了端面无支护空间，导致端面冒顶；……