急倾斜特厚煤层开采覆岩结构演化特征及支架工作阻力计算

作者：吴锋锋; 岳鑫^*; 刘长友; 余昌辉; 柳启文; 李超; 杜贝举; 杨培举; 陈毅琪

来源：采矿与安全工程学报, 2022, 39(03): 499-506.

DOI：10.13545/j.cnki.jmse.2021.0386

• 急倾斜煤层
• 水平分段开采
• 覆岩结构
• 支架阻力

针对急倾斜特厚煤层水平分段综放开采中顶板失稳过程复杂及支架选型问题，采用物理模拟、理论计算以及现场实测的方法，研究了急倾斜特厚煤层水平分段开采覆岩活动结构演化特征，构建了该开采条件下支架与围岩相互作用关系力学模型，推导得出支架工作阻力计算公式，指导了该开采条件下支架的合理选型。研究表明：开采过程中覆岩活动分为两个时期，开采初期采空区的上端顶板大面积悬空，覆岩垮落形成不对称的拱形结构，而在后期阶段顶板破断岩块在倾斜方向上相互铰接，形成铰接岩块结构；开采初期支架所受载荷来自顶煤、垮落煤矸石，顶板侧还受顶板悬臂梁作用，在后期铰接岩块结构失稳状态下，支架还要承受垮落覆岩压力；满足整个开采过程控顶要求的合理支架工作阻力为开采后期铰接岩块结构失稳状态时的支架工作阻力。基于理论计算，益门煤矿1212工作面选用ZF2600/16/26型液压支架，支架工作阻力实测结果与理论计算相吻合，所选支架满足现场顶板控制要求，验证了所提出的支架工作阻力计算方法的准确性。

• 单位
  中国矿业大学（北京）; 中国矿业大学; 煤炭资源与安全开采国家重点实验室