硬厚难垮顶板工作面矿压显现特征及顶板灾害防治技术
徐刚1
张震2
李正杰2
冯彦军2
张春会3
薛吉胜2
刘前进2
蔺星宇1
马镕山1
1.天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京 100013;中煤科工开采研究院有限公司,北京 100014;矿山顶板灾害防控国家矿山安全监察局重点实验室,北京 1000132.天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京 100013;中煤科工开采研究院有限公司,北京 1000143.河北科技大学建筑工程学院,河北 石家庄 050018
摘要：硬厚难垮顶板工作面开采期间矿压显现异常强烈,该类型顶板灾害的防控一直是困扰我国工作面安全高效生产的难题.基于顶板灾害案例分析,梳理了我国硬厚难垮顶板类型及致灾特点,开展了硬厚难垮顶板工作面强动载矿压发生机理及影响因素研究,从预先设计、采前弱化和采中监测预警 3个阶段提出了针对性的防控手段,并进行了实践应用.研究表明:硬厚难垮顶板具有强度高、厚度大、整体性强的特点,可分为抗压强度高的厚顶板、整体性较好的厚顶板及基本顶直覆顶板3类;硬厚难垮顶板大面积瞬时垮落多伴随工作面强来压、飓风等现象,易造成设备损坏、瓦斯超限或爆炸,危及人身安全;硬厚难垮顶板存在 2种诱发工作面强矿压的顶板破断形式,一是顶板长悬顶状态下弯曲下沉,发生架后断裂,二是长悬顶顶板在煤壁前方超前断裂产生快速回转;硬厚难垮顶板采场矿压符合Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ分区支承模型运动形式,顶板厚度大、抗拉强度高、周期垮落步距长,断裂时更易引起煤壁处下沉量增大,支架显著增阻,此即为硬厚难垮顶板工作面矿压显现强烈的原因.基于以上分析,提出顶板弱化与矿压监测相结合的顶板灾害防治方法,在预先探明覆岩赋存特征、合理支架选型条件下,采用微震监测确定压裂目标层,基于矿压监测评价工作面支护-卸压效果,该方法在曹家滩煤矿 10m超大采高工作面得以成功应用,开采期间工作面初次来压步距由100 m以上减小至49.35 m,4次方以上微震大能量事件占比仅1.2%,取得了较好的防控效果.
关键词：硬厚难垮顶板顶板灾害防治强矿压发生机理分区支承模型区域压裂
分类号：TD326(矿山压力与支护)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFC2907501)天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项资助项目(2023-2-TD-ZD003)
论文发表日期：2025-08-31
在线出版日期：2025-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：16( 27-42 )
英文信息