一种强烈矿压显现综采放顶煤工作面的矿压控制方法

摘要

本发明公开了一种强烈矿压显现综采放顶煤工作面的矿压控制方法，属于综采放顶煤工作面顶板控制领域。本发明控制方法主要包括：首先对综采放顶煤工作面矿压显现程度进行界定，明确矿压控制方法适用条件；然后根据实测矿压参数，建立工作面“支架—围岩”关系定量表达式—顶板位态方程：为矿压控制技术提供理论支撑；依靠支架临界工作阻力使支架处于“限定变形”工作状态，实现顶板下沉量抑制方法，达到来压时保证正常生产的矿压控制最低目标；最后矿压显现重点区域采取“采空区留条形间隔煤垛”支撑顶板方案的顶板下沉量减沉方法，保证来压时矿压控制达到理想目标。本发明方法适于在矿压显现强烈的综放工作面矿压控制中广泛推广。

主权项

一种强烈矿压显现综采放顶煤工作面的矿压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、结合围岩运动程度、支架受力、支架动载系数和国家相关行业标准，对综采放顶煤工作面的矿压显现程度进行界定；步骤2、建立工作面“支架—围岩”关系定量表达式—顶板位态方程，主要包括以下子步骤：a按照下述式(1)计算基本顶自由沉降至最低位态时工作面顶板最大下沉量Δh_A，$\Delta h_A=\frac{L_K}{c}{S}_A---\left(1\right)$其中，S_A＝H₂‑H₁；H₁＝h_d(1‑η)K_A+M_ZK_A；H₂＝h+h_d+M_Z；上述公式中：L_K—支架控顶距，m；c—实测顶板周期来压步距，m；S_A—基本顶岩梁末端自由沉降高度，m；h_d—顶煤厚度，m；η—顶煤回收率；M_Z—直接顶厚度，m；K_A—直接顶和顶煤碎胀系数；h—工作面采高，m；H₁—直接顶和遗留顶煤冒落后充填采空区高度，m；H₂—上覆岩层冒落和开采煤层总高度，m；b接步骤a，建立工作面“支架—围岩”关系定量表达式—顶板位态方程,如式(2)所示：$r=p_0+k\frac{\Delta h_A}{\Delta h_i}---\left(2\right)$式(2)中：r—来压时实测支架工作阻力，kN；p₀—来压前实测支架工作阻力，kN；k—顶板位态常数，kN；Δh_A－基本顶或老顶自由沉降至最低位态时工作面顶板最大下沉量，mm；Δh_i—来压时工作面顶板下沉量，mm；其中，r、p₀和Δh_i为实测结果，Δh_A为已知计算结果，根据所述式(2)方程求解k；步骤3、确定工作面来压时顶板下沉量达到矿压控制基本要求的各项参数，分别包括以下参数：c当工作面顶板下沉量Δh_i等于允许下沉量Δh时，即Δh_i＝Δh＝500mm；d根据上述式(2)方程确定满足工作面顶板允许下沉量Δh要求的支架临界工作阻力r₁；e当支架工作阻力达到r₁时，即可实施支架处于“限定变形”工作状态的顶板下沉量抑制技术；若支架工作阻力达不到r₁，则在发挥支架最大工作阻力基础上直接采取下述步骤4；步骤4、采取“采空区留条形间隔煤垛”支撑顶板下沉量减沉方法，确保工作面异常来压时顶板下沉量达到矿压控制的理想要求。