郭二庄矿近距离煤层同采合理错距及矿压规律研究

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本文结合郭二庄矿小煤与大煤平均间距18m的条件,对近距离煤层开采合理错距的确定做了系统的研究。文章以现场的实际调研资料为依据,采用理论分析的方法,论证了郭二庄矿近距离煤层开采期间“减压区”理论的合理性,同时通过相似模拟研究、计算机数值模拟研究、现场工业性试验等方法对近距离煤层同采期间错距的大小进行了模拟与分析,最终确定大煤工作面布置在小煤开采形成的减压区内,错距在15~25m范围是合理的。理论分析可知,小煤开采期间对底板的破坏深度最大为12.99m,在两煤层平均间距为18m的情况下,小煤的开采不会波及到大煤煤层,大煤在开采过程中顶板可以形成稳定结构,因此大煤工作面布置在小煤开采形成的减压区内,能够安全稳定的回采。此时大煤采场顶板压力较低,巷道维护容易,因此在小煤开采形成的减压区内布置大煤工作面为同采营造了条件。在实验室制作几何相似比1:100的相似材料模型,大煤面推进到与小煤面相距30cm时,大煤顶板出现垂直裂隙,由小煤底板应力传感器监测可知,小煤工作面后方25~35cm内出现滞后压力升高区。工作面错距在15~25cm范围内,大煤采场压力显现较小,对同采有利。计算机数值模拟小煤与大煤同采,两工作面错距在15~25m时,上下煤层工作面相互影响最小,在此错距范围内小煤后支承压力升高区已经基本消失,大煤超前支承压力范围减小,峰值降低,错开15~25m的距离将会使两个煤层工作面同时受益,矿山压力显现有所缓和,给同采带来良好的开采环境。结合现场工业性试验,通过对各矿压显现指标的观测,分析确定错距在15~25m时,小煤支架载荷有所下降,工作面各矿压指标显现较低,大煤回风巷道超前支压范围明显减小,峰值显著降低,支架载荷同样较低,采场无顶板破碎和煤壁片帮现象,通过现场观测可得15~25m为同采的合理错距。经研究确定,郭二庄矿近距离煤层同采期间,大煤工作面布置在小煤开采形成的减压区内,错距保持在15~25m范围时,支架载荷较小,巷道矿压显现较低,选择该错距为工作面合理错距对同采煤层采场和巷道维护将起到积极作用。
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