大采高综采面坚硬顶板破断特征相似模拟研究

魏 磊

(山西煤炭运销集团 神农煤业有限公司，山西 高平 048400)

长期以来，煤炭一直是我国的主体消费能源，虽然国家大力推行能源结构转型，但是短期内，煤炭的主体消费能源地位不会改变，随着科学技术的不断进步，煤矿采掘设备与开采技术不断发展，综合机械化采煤工艺开始兴起，由于其具有良好的安全性能、快速的开采进度以及较高的可靠性，目前已经广泛应用于我国大、中、小煤矿开采[1-2]。虽然综采工艺已广泛应用，当煤层顶板赋存坚硬岩层时，由于综采工艺其推采速度较快，短时间形成大范围的空顶，当坚硬顶板岩层突然破断，极易造成工作面形成冲击气压，造成工作面灾害性事故的发生，尤其当采高较大时，该类隐患更为突出[3-5]。神农煤业15102工作面开采15号煤层，煤层顶板赋存坚硬岩层K2灰岩，厚度6.5～7.5 m，深灰色、厚层状，沉积稳定，层理结构，在邻近工作面开采时，顶板岩层周期来压强度较大，造成了工作面出现压架现象，表明了支架选型和开采工艺不合理，直接影响到工作面的安全高效开采。为此，本文以该工作面为工程背景，采用相似模拟的方法，研究神农煤业大采高综采面覆岩破断特征，为工作面开采工艺和支架选型提供参考，可指导坚硬顶板下煤炭资源的安全高效回采，具有一定的指导意义。

1 工程背景

神农煤业15102工作面位于井田一采区南部，工作面开采15号煤层，地面标高+1 006～+1 066 m，工作面位于一采区南部，北部为15101综采工作面；南部未开采；……