大采高工作面顶板结构分析与支架工作阻力确定

孟 浩

（国家能源投资集团有限责任公司，北京 100011）

大采高工作面一次采出空间较普通采高增大，顶板破断结构及岩块失稳特征将会发生变化，这些变化反映在矿压显现规律上包括：工作面初次来压、周期来压及超前支承压力影响范围等方面[1-10]。因此，对大采高工作面推进过程中工作面顶板覆岩破坏规律进行分析，掌握工作面矿压显现规律对大采高工作面顶板控制、液压支架选型有重要意义[11-18]。为此，以潞安集团王庄矿8101 大采高工作面开采覆岩破坏形态规律以及支架工作阻力进行研究，为现场合理解决大采高工作面顶板控制问题提供指导。

1 工程概况

王庄矿8101 工作面布置于地层中的3#煤层，系王庄矿首个大采高工作面。工作面沿煤层倾斜方向布置，沿煤层走向推进。工作面长270 m，煤层平均厚度6.3 m，倾角为2°～6°，埋深260～280 m。工作面采用倾斜长壁、后退式综合机械化一次采全高全部垮落采煤法。工作面顶底板情况见表1。

表1 煤层顶底板情况表Table 1 Sheet of roof and floor

2 顶板垮落特征和运移规律数值模拟分析

以王庄矿8101 大采高工作面赋存条件为工程背景，共建立3 个不同采高（分别为2、4、6 m）的模型，分析3 个不同采高煤层沿工作面推进方向顶板垮落、覆岩移动规律及顶板破断结构的失稳形式。

2.1 数值模拟模型

模型的长×高为200 m×100 m，模型煤层的高度为6.3 m，直接顶厚13 m，基本顶厚9 m。工作面采深为360 m，模拟上方81 m 顶板。模型的本构关系为Mohr-coulomb 模型；模型模拟采场沿工作面推进方向采空区随开采产生的垮落和变形。……