浅埋煤层长壁开采顶板结构理论与支护阻力确定
浅埋薄基岩煤层开采条件下工作面长度优化研究
第41卷第06期2022年06月Vol.41No.06Jun.2022煤炭技术Coal Technology采矿与井巷工程doi:10.1330l/ki.ct.2022.06.001浅埋薄基岩煤层开采条件下工作面长度优化研究刘闯「，李化敏2,常发展I(1.河南工程学院资源与安全工程学院，郑州451191；2.河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作454003)摘要：为探究浅埋薄基岩煤层开采条件下，工作面长度与覆岩矿压规律之间的关系，以苏家沟煤矿4101综采工作面为研究对象，建立不同工作面长度条件下的数值模拟开采模型。
通过数值模拟、理论分析和现场实测等研究得出：工作面长度在200m以内，煤层顶板覆岩的平衡拱高度随着工作面长度的增加而增高；当工作面长度超过250m,随着工作面长度的增加，平衡拱高度增长幅度相对减弱；工作面长度增加量与所需液压支架工作阻力增大量呈线性正比关系；苏家沟煤矿4101综采工作面最优长度为150-200m0关键词：浅埋深；薄基岩；矿压规律；支架阻力；工作面长度优化中图分类号：TD323文献标志码：A文章编号：1008-8725(2022)06-001-04 Research on Optimization of Working Face Length under Condition of Shallow-buried and Thin Bedrock Coal Seam MiningLIU Chuang1,LI Huamin2,CHANG Fazhan1(1.School of Resource and Safety Engineering,Henan University of Engineering,Zhengzhou451191,China;2.School ofEnergy Science and Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo454003,China) Abstract:In order to explore the relationship between the length of working face and the regularity of overburden rock pressure under the mining condition of shallow buried thin bedrock coal seam,the 4101fully mechanized mining face of Sujiagou coal mine was taken as the research object,and numerical simulation mining models under different working face length conditions were established.Through numerical simulation,theoretical analysis and field measurement,it is concluded that when the working face length is less than200m,the equilibrium arch height of coal seam roof overburden increases with the increase of working face length.When the length of working face exceeds250m,the increasing range of equilibrium arch height decreases with the increase of working face length.The increase of the working face length is linearly proportional to the increase of the required shield pressure.The optimal length of4101fully mechanized mining face is150to200m.Key words:shallow-buried;thin bedrock;mine pressure regularity;shield pressure;optimization of working face length0引言煤矿采煤工作面长度的增加，已成为矿井高效集中生产的主要技术方向之一，工作面长度增大不仅能提高工作面单产、方便巷道布置、简化生产系统、利于矿井集中生产，而且还能够提高矿井资源采出率。
矿山压力与岩层控制部分习题答案
一、重要概念1矿山压力、2 矿山压力显现、3矿山压力控制、4原岩应力、5支承压力、6老顶、7直接顶、8直接顶初次垮落、9顶板下沉量、10老顶初次来压、11周期来压、12关键层、13开采沉陷、14充分采动与非充分采动、15岩层移动角、16岩层变形、17沿空留巷、18沿空掘巷、19锚固力、 20软岩、 21顶板大面积来压、22浅埋煤层、23放顶煤开采。
二、简答与分析论述1. 简述原岩应力场的概念及主要组成部分。
2. 原岩应力分布的基本特点3. 支承压力与矿山压力的区别？4. 煤柱下方底板岩层中应力分布特点及其实际意义？5. 简述岩石破碎后的碎胀特征及其在控制顶板压力中的作用？6. 分析采场上覆岩层结构失稳条件7. 分析加快工作面推进速度与改善顶板状况的关系。
8. 试分析开采深度对采场矿山压力及其显现的影响。
9. 老顶破时在岩体内将引起什么性质的挠动，其特点是什么？有何实用意义？10. 简述回采工作面周围支承压力分布规律。
11.是否矿山压力大矿山压力显现也必然强烈，试举例说明。
12. 简述我国缓倾斜煤层工作面顶板分类方案。
13. 支撑式、掩护式、支撑掩护式液压支架结构特征及适用范围。
14. 简述采场支架与围岩关系特点。
15. 分析采场支架工作阻力与顶板下沉量“P-△L”曲线关系16. 试分析综采面支护质量监测对于改善工作面支架—围岩关系，确保工作面高产高效的作用。
17. 简述开采后引起的上覆岩层的破坏方式及其分区。
18. 简述绿色开采技术体系，关键层的作用。
19. 简述控制岩层移动的技术。
20. 为什么说锚注支护是软岩巷道支护的新途径？21. 采区平巷在其服务期内沿走向的矿压规律有哪些？采动影响带的前影响区和后影响区内矿压显现时间和机理有何不同？22. 沿空留巷矿压显现基本特征？与沿空掘巷矿压显现的主要区别？23. 跨巷回采卸压的基本原理？24. 画出巷道支架与围岩相互作用关系示意图，并分析支架与围岩的相互作用原理。
浅埋区小煤矿发展长壁开采的技术途径35
浅埋区小煤矿发展长壁开采的技术途径摘要：为了保证小规模类型煤矿能有良好的发展，需要煤矿在开采阶段中积极的运用新型长壁方式的开采技术，并根据实际的开采情况采取相应措施。
本文就浅埋区域小型煤矿发展中所使用的长壁方式开采技术进行了分析。
关键词：浅埋区；小煤矿；开采虽然煤矿经过了较长的发展时间，但是一些地区煤矿在开展采煤工作的阶段中，仍然沿用传统类型的煤矿开采技术，尤其是一些小型煤矿之中这种现象更为普遍，进而使得小型小型煤矿的发展受到了一定的影响，不利于煤矿的发展。
为此，需要小型煤矿能运用新型的长壁留煤柱类型开采方式，提升小型煤矿的开采效率，最终使小型煤矿获得良好发展。
1长壁留煤柱类型支撑法采煤方式的特点以及关键点煤矿采集工作主要是以长壁留煤柱支撑法为主，在实际的工作中，主要选择的两个100米左右的对拉面。
在煤矿采集的实践中，如果单纯地采用单体支柱的形式，几乎无法抵制浅埋煤层的压力。
需要注意的是，应用长壁工作面推采的过程中，要尽量保留一定的煤柱控制区，具体来说就是在推进一定距离之后，沿着间隔位置预留煤柱。
然后进行工作面搬家前推。
在应用长壁布置留煤柱支撑法的过程中，主要涉及到的部位有工作面、区内煤柱、隔离煤柱以及区段煤柱和采空区等等。
工作人员在工作面开采区内进行开采的过程中，主要的支护形式是以单体摩擦支柱为主，主要的支护密度可以被控制在1.5×1.5m。
设置支架的主要目的就是为了保证开采工作的整体安全性。
这种采煤方式和传统的房柱使采煤方式之间存在着一定的区别，不仅可以符合现如今煤矿安全的基本原则，还可以设置不同类型的通风系统，有效的防止顶板以及覆盖层结构出现严重地脱落现象。
另外，工作人员对采空区进行处理的过程中主要选择的是局部充填法。
在一个开采区域内部，煤柱所占的比例可以高达10%，从这一数据中上可以看出，采用长壁留煤柱支撑法极大地提升了采煤率。
在采用长壁开采技术的过程中，采集人员对顶板结构进行保留，提升跨度。
陕北浅埋煤层综采工作面矿压规律构架
陕北浅埋煤层综采工作面矿压规律构架陕北地区是中国重要的煤炭资源基地之一，浅埋煤层资源丰富，但受地质条件和采煤方法限制，煤炭开采一直面临着矿压问题。
为了解决陕北浅埋煤层综采工作面矿压规律构架，我们需要对地质条件、采煤方法、工作面矿压等进行深入研究和分析，在此基础上制定科学合理的煤矿开采方案，以保障矿井安全、高效、稳定地开展生产。
一、浅埋煤层地质条件陕北地区的煤层主要由石炭系和二叠系构成，埋深较浅，煤层产状复杂，存在多条断裂和节理，地下水条件较为复杂，矿层倾角和产状不规则，这些地质条件对煤矿开采都带来了一定的挑战。
矿层倾角和产状对矿压的影响较大，会影响开采方法和工作面的布置。
二、综采工作面煤层开采方法针对陕北地区的浅埋煤层，通常采用综采工作面的开采方法。
综采工作面在开采过程中结合支护和采煤操作，通过同步进行的方式，提高采煤效率，减少煤矸的产出。
综采工作面通常采用硬岩侧向掘进支护技术，结合顶板控制技术，以保证工作面的安全稳定地进行开采。
三、陕北浅埋煤层综采工作面矿压规律1.矿压机理陕北浅埋煤层矿压主要受到地层构造、煤层产状、采煤工艺等因素的影响，煤层在采煤过程中会发生变形、位移和断裂，由于煤岩的塑性变形和能量积累等因素，形成矿压现象。
煤层矿压主要表现为顶板破碎和支护失效，导致工作面的不稳定和生产事故的发生。
2.煤层应力分布在综采工作面附近的煤体中，由于采煤作业的影响，煤体受到挤压和拉应力，顶板应力较大，底板应力相对较小，这种应力分布特点会对工作面的稳定性产生影响。
煤体的变形和应力分布会影响支护结构的性能，进而影响工作面的安全开采。
3.矿压控制技术针对陕北浅埋煤层综采工作面的矿压规律，需要采取相应的控制技术。
包括采用合理的支护结构和支护材料、控制采煤速度、加强顶板管理、采用先进的采煤设备等方式，以减缓矿压积累和释放，保证工作面的安全开采。
四、矿压规律构架根据以上分析，陕北浅埋煤层综采工作面的矿压规律构架主要包括地质条件、采煤方法、矿压机理和矿压控制技术四个方面。
采煤工作面支架选型计算
采煤工作面支架选型计算
综采能否实现安全高效关键在于架型选择是否合理。
15号煤层首采区选用综采放顶煤液压支架。
1、支护设备强度确定
根据矿压理论，工作面支架承受的最大压力为6-8倍采高的顶板岩石的重量，现取8倍采高的顶板岩石重量计算：
F=8×h×L控×b×γ×g=8×2.5×5.154×1.5×2.7×9.8=4091KN
式中：F——工作面上覆8倍采高岩石所需支撑阻力；
γ——上覆岩层平均容重，2.7t/m3；
h——工作面采高，2.5m；
L控——工作面最大控顶距，5.154m；
b——支架宽度，1.5m；
g——重力换算单位，取9.8 m/s2。
设计选用ZF6800/17/32D型支架（预留智能化端口），工作阻力6800KN。
根据以上计算，可满足回采工作面顶板支护要求。
ZF6800/17/32D液压支架技术特征见下表。
液压支架技术特征表
矿井15号煤层回采工作面顺槽超前支护超前20m 支护采用ZQL2×3200/19/38型超前支架。
回采工作面端头及顺槽超前支护20m范围内，巷道高度不得低于2m。
浅埋煤层长壁工作面矿压规律及关键块失稳分析
浅埋煤层长壁工作面矿压规律及关键块失稳分析目前，我国对于能源的需求量越来越大，尤其是煤矿能源，其需求量更是与日剧增。
在煤炭开采的过程当中，蕴含着比较复杂的工序，存在着许多需要注意的环节，浅埋煤层长壁工作面广压便是其中需要格外进行关注的方面。
尤其要对其中存在的规律以及关键块失稳进行恰当的分析与了解。
为了对浅埋煤层长壁工作面矿压规律及其顶板结构的稳定性进行比较系统、科学的研究，现将某煤矿的长壁工作面作为研究的环境背景，对其矿山压力的观测设计了相应的方案并且对施工的现场进行观测，从而进行了恰当的总结。
标签：浅埋煤层;长壁工作面;矿压规律;顶板关键块失稳1 设计开采条件以及矿压观测方案1.1 观察地质情况本文进行研究的煤矿单位位于陕西中部，该煤矿的1430工作面位于该煤矿整体可开采部分的2#煤层，地面设有一定的标高，为+1243.5m，水平大致在987m。
经过勘察发现，该煤矿的自制构造相对比较简单，煤层的给厚度大概在3.6-3.7m，煤矿的埋藏深度大致为167m，另外，对煤层倾角进行了一定的计算，大致为0.60-1.20，因此，可以将该煤层轨定位近水平的煤层。
同时，煤层顶的底板当中，伪顶是由砂质的泥岩组成，大约有0.8m;直接顶有砂岩组成，约5m厚;老顶为长石砂岩构成，岩石的颜色为灰色，呈现中细粒状态，大约26.7m厚;直接底有砂质泥岩构成，约厚4.1m。
该煤矿的基本情况如上，但是其水文条件比较复杂，会出现涌水问题，涌水量最大使其可以达到21m3/h。
1.2 明确开采条件1430工作面在进行开采的过程当中使用的是长壁采煤的方法，进行不断的回采。
开采时，煤层的厚度约为4.2m，平均的高度为2.6m。
长壁工作面的平均走向基本上为425m。
另外，该煤矿采用长壁采煤方法时，亦采用了打眼放炮和爆破落煤的方法。
在煤层比较松散的地区，则采用了人工使用手稿进行挖掘落煤，每进行一次，便推进大约1.5m的距离。
在工作面进行工作时期，采用相应的支架技术，确定了前后柱数量均为3根，支架的长度为3.5m。
长壁工作面开采矿压理论研究
长壁工作面开采矿压理论研究摘要: 在结合大量文献基础上,对长壁工作面开采矿压理论进行了研究。
具有一定的历史地位和代表性的矿压理论主要包括掩护拱理论、掩护梁理论、薄岩板理论以及关键层理论。
掩护拱理论包括自然平衡拱和压力拱理论；掩护梁理论包括预成裂隙梁理论、悬臂梁理论、弹性基础梁理论、铰接岩块理论、砌体梁理论和传递岩梁理论。
并对理论的优点和缺点进行了阐述。
研究结果对煤矿生产实践具有重要的指导意义。
关键词: 矿山压力; 矿压理论；长壁工作面ABSTRACT: On the basis of a lot of literature, the coal mining theories on long wall coalface are studied. the representative of the mine pressure of having a certain historical status and theories mainly includes cover arch theory 、cover beam theory、thin plate theory and the key strata theory. Natural balance arch theory and pressure arch theory are included in cover arch theory; preliminary crack beam theory, the cantilever beam theory, the elastic foundation beam theory, articulated rock theory, masonry beam theory and transfer YanLiang theory are included in cover beam theory. And the advantages and disadvantages of the theory are discussed.The results of the study have great significance to coal mine production.Key Words: underground pressure; underground pressure theories；long wall coalface引言在未受到人类工程活动影响的地下岩体称为原岩体。
标准版《矿山压力与压力控制》课后习题答案
矿山压力与压力控制习题第0章绪论1、顶板事故频繁发生的基本原因是什么?答：顶板事故频繁发生的基本原因是：（1）没有很好地研究和掌握各个具体煤层需要控制的岩层范围及其运动的规律（包括运动发生的时间和条件等），顶板控制设计缺少基础；2）没有深入地研究和掌握各种类型支架的特性，特别是在生产现场所能达到的实际支撑能力。
没有解决好针对具体煤层条件选好和用好支护手段方面的问题；3）没有更好地揭示支架与顶板运动间的关系，达到正确合理的选择控制方案。
2、矿山压力与岩层控制研究的主要任务是什么?答、矿山压力与岩层控制研究的主要任务为：（1）研究随采场推进在其周围煤层及岩层中重新分布的应力（包括应力大小及方向等）及其发展变化的规律。
该应力的存在和变化是煤及岩层变形、破坏和位移的根源，也是采场及周围巷道支架上压力显现的条件。
搞清分布在煤层及各个岩层上的应力状况，揭示它们随采场推进及岩层运动而变化的规律，是采场矿山压力研究的重点。
（2）研究采场支架上显现的压力及其控制方法。
包括压力的来源、压力大小及与上覆岩层运动间的关系、正确的控制设计方法等。
（3）研究在采场周围不同部位开掘和维护的巷道的矿山压力显现及其控制办法。
包括不同时间开掘的巷道压力的来源、巷道支架上显现的压力大小及其影响因素、以及支架与围岩运动间的关系等。
（4）控制采动岩层活动的主要因素分析。
从十分复杂的采动岩层活动中建立采动岩层的结构力学模型，从而展开对采场顶板矿压、采场突水、岩层移动及地表沉陷规律等进行系统描述。
（5）深部开采时采场支承压力分布、岩层结构及运动特点、围岩大变形的控制机制等。
3、矿山压力与岩层控制研究历史上主要存在几种假说？并叙述各假说的内容及优缺点？答：（1）掩护“拱”假说掩护拱假说的基本观点是：①采动形成的工作空间是在一种“拱”的结构掩护之下；② “拱”结构承担上覆岩层的重量，通过拱脚传递到煤层及岩体上的压力及由此在煤及岩体中形成的应力，是煤及岩层破坏的原因，也是“拱”结构本身向外扩展的条件；③采场空间的支护仅承受拱内已破坏岩层的岩重，支架是在由“拱”的结构尺寸所圈定的破碎岩石荷重下工作—即在一定的载荷条件下工作，支架上显现的压力大小与支架本身的力学特性无关。
浅埋煤层长壁工作面矿压规律及关键块失稳分析
推进 至 ９ ｍ 处 ，工作 面周期 来压 步 距 范 围在 ６ ４—８ １ Ｉ 过 对 关键 块 的 失稳 分 析 ，得 出最 大 ３ ． ． １；通 Ｔ
开采 高度应 小 于 ２ ３ ｉ，关键块 不发 生 滑落 失稳 的 系数要 求 大于等 于 １ ．１ ｎ 。
关 键词 ：浅埋 煤层 ；长壁开采 ；矿 压规律 ；覆 岩破 坏 ；关键 块
中图分 类号 ：Ｔ ３ Ｄ２ 文献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：１ ７ — ９ ９ ２ １ ） ３０ ７ －３ ６ １ ０ ５ （ ０ ２ ０ －０ ４ ０
Ａｎａ ｙ ｉ ｎ ｉ ｅ ｓ ｒ ｗ ｆＭ ｅ ｈａ ｚ ｄ Ｌｏ ｇ ｌ ｓｓ ｏ Ｍ ｎｅ Ｐｒ ｓ ｕ ｅ Ｌａ ｏ ｃ ｎｉｅ ｎ ｗａ ｌＭ ｉ ｉ ｇ Ｆａ ｅ ｌ ｎｎ ｃ
ｉ Ｓｈ ｌｏ Ｄｅ ｔ ｅ ｍ ｎｄ Ｋｅ ｏ ｋ Ｓ ａ ｉｉｙ Ｌｏ ｔ ｎ ａ ｌ ｗ ｐ ｈ Ｓ ａ ａ ｙ Ｂｌ ｃ ｔ ｂ ｌ ｓ ｔ
Ｚ Ｅ Ｇ Ｙ —ｑ ｎ Ｈ Ｎ ａ ｉ ｇ ，ＭｅｇＸ ａｇ ｕ ，ＬＵ Ｚｎ —ｈ ｉ，ＱＡ ｉｏ ａ ｎ ｉ —ｒｉ Ｉ ｅｇ ｕ ｎ Ｉ Ｎ Ｂａ
（ ． ｅａｔ ｎ ｆ ｒｈｔｃ ｒｌ ｎｉｅｒ ｇ ｕｉａ ｎ ｎＵ ｉ ｒｉ ，Ｈ ａ ａ ３０ １ ｈｎ ； １ Ｄ ｐ ｒ ｔ ｃｉ ｔ ａ Ｅ ｇｎｅｉ ，Ｈ ａｎｎＵ ｉ ｎｖ ｓｙ ｕｉ ｎ２ ２ ，Ｃ ｉａ ｍｅ ｏ Ａ ｅｕ ｎ ｏ ｅ ｔ ｎ
２ Ｓｈｏ ｏ ｎｒｙａｄＳｆｙ ｕ ｕ Ｕ ｉ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｅａｄＴｃ ｎｌ ，Ｈｕｉａ ３ ０ １ ｈｎ ） ． ｃ ｏｌ ｆ ｅｇ ｎ ａ ｔ，Ａ ｈ ｉ ｎｖ ｓｙｏ ｉ ｃ ｎ ｅｈｏｏ Ｅ ｅ ｅ ｔ Ｓｅ ｙ ｇ ａ ｎ２２ ０ ，Ｃ ｉａ ｎ
陕北浅埋煤层综采工作面矿压规律构架
陕北浅埋煤层综采工作面矿压规律构架摘要：陕北地区煤炭资源丰富，尤以浅埋煤层为主。
浅埋煤层综采工作面因临近地表，受到地压的影响较大。
本文通过对陕北浅埋煤层综采工作面矿压规律的分析，提出了合理的矿压规律构架，为陕北浅埋煤层综采工作面的矿压管理提供了理论依据。
1. 引言2.矿压规律的分析矿压是指地下煤层开采过程中，煤岩体在自身重力作用下发生的动态变形。
矿压的规律受到多种因素的影响，如覆岩厚度、结构面、断层、采动方式等。
在陕北地区的浅埋煤层综采工作面中，矿压规律主要包括以下几个方面：（1）覆岩厚度：浅埋煤层的特点之一就是覆岩厚度较小，因此其矿压比较大。
覆岩厚度越小，矿压越大，对工作面的支护形式和方法提出了更高的要求。
（2）结构面和断层的存在：陕北地区存在大量的结构面和断层，这些结构面和断层对煤层的矿压有着显著的影响。
结构面和断层会使得煤层岩体的力学性质发生变化，导致矿压不均匀分布。
（3）采动方式：陕北地区的浅埋煤层综采工作面的采动方式以切顶切底为主。
这种采动方式在矿压控制方面具有一定的优势，但也会带来一些问题，如工作面局部矿压较大等。
3. 矿压规律构架的建立在了解了陕北浅埋煤层综采工作面矿压规律的基础上，可以建立合理的矿压规律构架。
该构架包括以下几个方面的内容：（1）针对不同覆岩厚度的煤层，制定相应的支护方案，确保工作面的安全稳定。
（2）加强对结构面和断层的观察和研究，建立结构面和断层与煤层矿压规律的对应关系，为工作面的采动提供参考依据。
（3）选择合适的采动方式，结合工作面的具体情况，采用切顶切底等方式，控制矿压的分布，减小矿压对工作面的影响。
4. 结论。
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老 顶非 对称三 铰拱结 构为 瞬变结 构 ， 失稳 是必 然的。 根据 顶板 结构“ —Ｒ” ｓ 稳定 性分析 ． 浅埋 煤层 工作 面顶板 块度太 。 初次来 压顶 板结 构都容 易 出现
合 理 的支 护 阻力确定 问题 ， 为现 代化大 型 矿 区顶 板 控 制和实 现高 产高效 提供 理论依 据 。 ２ 采场 老顶初次 来 压 的结构分 析 ２ １ 初 次来压 的“ ． 非对 称三铰拱 结构 ” 型 模 长期 以来 。 关于 老顶 的结 构分析 目前 主要集 中 于解决周 期来 压 问题 ， 次来压 仅有少 量研 究 。因 初 此。 采场 老顶初 次来 压顶 板结构 的分 析具有 普遍 的 理 论意 义 。初次来 压期 间 ， 老顶 岩块 结构 的 回转 运 动 状 态基本 可 以分 为老 顶触 矸 前 的空 间 回转 运 动
发 表论 文 ４ ０余篇 ， 版专 著 １部 出 ７ ０— ２ ｛ ． ｌ 矿 山压 力 与哂 扳 管理 ０ ２№ ｝
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控 制定量 分析 的准确 性 ３ 浅埋煤 层采场 老顶 周期 来压的 结构 分析 ３ １ 浅埋煤层 老顶“ ． 台阶 岩粱” 的结构模 型 根 据现场实 测和 相似模 拟实验 发 现 ， 浅埋 煤层 采场 关键 块 块 度 比较 大 （ １ ０ １４ ， 为 ． ～ ． ） 顶板 结 构 将形 成“ 短砌 体 梁” 构 ． 结 构难 以保 持 稳定 ． 结 该 将 出现滑 落失稳 。 当顶板 块度小 于 １或强 度 比较弱且 回转 角大 于 １。 ． 时 都容 易 导 致架 后切 落 。正 常情 ０
初 次来压 的“ 非对称 三 铰拱结构 ” 模型 。 改变 了 匕往 按对 称结构带 来 的误差 ， 上 提高 了初次来 压顶 板
基金项 目； 陕西省教育厅 自然科学专项科 研计划资助项 目（ ０ ２ ９ ０Ｊ １） Ｋ 收稿 日 ：０ １ ０ 一２ 期 ２０ ｓ ０ 作者简介 ： 庆享 ￣９ ６ ． ． 黄 １ ５ 一） 男 博士 ． 副教授 ， 现任西安科 技学院能 ｌ 科学与工程 系副主任， 任陕西 省岩层控黼 重点实验室磷 主任 镩 兼
况下 ， 成 的顶板结 构形 态 ， 以形象 地称“ 阶岩 形 可 台
力 确 定
由于 浅埋 煤层 工 作 面 顶板 在 初次 来 压和 周期 来 压期 间都将 出现 滑落 失稳 ． 顶难 以形成稳 定 的 老 岩梁 结构 ， 架主 要 承 受结 构失 稳 载 荷 ， 架 工作 支 支 状 态为 “ 给定 失稳载 荷” 态 。 状 来 压期 间 ， 工作 面支 架只要 提供 防止结构 滑落 失稳 的必要 支护 阻力 。工 作面 支护 阻力 Ｐ 由直接 顶 岩柱 重量 Ⅳ 和 老顶 滑 落 失稳 所 传 递 的 压力 Ｒ ＝ｂ ６为 支架 宽度 ） 成 ： Ｒ（ 组
于铰接处为塑性铰， 故该结构动态平衡结构。
图 ｌ 老顶初次来压的非对静三铰拱结构力学模型
Ｐ 、 ： ¨ 一块体承受 的载荷 １ ＾ － Ａ Ｂ接触饺上的摩擦剪力 ； ０ ． 一 ．
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】 】 ． 块体 的转角；一接触面高度； 、 ￡ 【 【 一 、 岩块长度 。
随着陕北神府浅埋大煤田的开发． 发现了浅埋
煤 层顶板 台阶下沉 等强 烈矿 压现象 引发 了对 浅埋 煤层 岩层控 制 的探索 。 ｏ年代初 ， ９ 我们初 步研 究 了 长 壁工作 面矿压 显现 的基本 规律 与特征 ＿。 ９ ｌ 。 ０年 代末， 开展 了来 压 机理 和顶 板结 构 理论 研究 ， 出 提 了浅埋 煤层 老 顶 初次来 压 “ 对 称三 铰拱 结 构 ” 非 模 型 和 周期 来 压 的“ 阶岩梁 结 构 ” 型口“． 台 模 ‘ 揭示 了 浅埋煤 层 顶板来 压 强 烈 和顶 板 台 阶下 沉 的机理 是 顶 板结构 滑落 失稳 。 对 于滑落 失稳型顶 板 ， 其支 架工作 基 本处于给 定 载 荷状态 。本 文 以所 提 出 的顶板 结 构理 论 为基 础 ， 立 浅埋 煤 层采 场 的“ 架 建 支 围岩 ” 系 ． 关 探讨
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文章缡号 ：０ ３ ５ ２ （０ ２０ ０ ７ ０ １ ０ ９ ３２ ０ ） １ ０ ０ ３
浅埋 煤 层长 壁 开 采顶 板 结 构理 论 与支 护 阻力 确定
黄庆 享
（ 西安科技学院， 陕西 西安 ７ ０５ １ ０４
摘
要： 文根据建 立的的浅埋 煤层初次来压的“ 奉 非对 称三棱拱” 和周期来压 的 台阶岩梁” 结构模型 。 提
滑落失稳， 这是浅埋煤层工作面初次来压强烈和出
现 台阶下沉 的根本 原因 。
防止 顶板滑落 失稳 的条 件为 ：
Ｔｔｎ ａ ￣＋ Ｒ １ Ｑ月 。≥ （） １
由此 确定 的合 理支 护力 为 ：
Ｒ ≥Ｉ ５一 。 。４ 尚 －
Ｊ Ｐ ｏ
（ ２ ）
和岩块触矸后的运动。 老顶在岩块触矸前的空间回 转运动最危险， 下面重点对此进行介绍。
出了支 架的。 培定 失稳 栽荷 工作 状态和栽荷传递 因子 ． 由此确定 了合理 的支护阻 力计算方 法． 展望 了浅埋煤
层 动 态结 构理 论 。
关键词 ： 境埋煤 层； 顶板结构 ； 护阻力 ； 支 载芍传递 中图分类号 ： Ｄ３ ５ Ｔ ５ 文献标 识码 ： Ａ
ｌ 引
言
根据 实 测 与模 拟研 究 ， 次来 压期 间， 初 由于分 步 开挖损伤 积累 ， 老顶 破断后形 成“ 非对称 三铰拱 ” 结 构 ， 工 作 面 侧 的 岩块 长 度 与 开 切 眼 侧 的 岩 靠 块长 度 ｚ 之 比为 Ｉ５ 。力学 模型 如 图 ｌ 示 ， 。 ． 所 由