ｌＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 山东工业技术 回采工作面上覆岩层移动规律的分析 曹仁华 （山东华恒矿业有限公司，山东新泰２７１２１９） 【摘要】不同地区的煤层赋存条件往往存在着很大的差异，由此而造成的综合机械化开采过程中的矿压显现特征也会有很大程度的不同， 因此，针对不同矿区具体的煤层开采主、客观条件，对采场矿压显现特征进行有针对性的研究，运用数值计算方法对采场周围应力场分布、顶 底板岩层稳定性、支架对围岩的支护效果等进行了分析，掌握老顶的初次断裂步距，对采场来压进行预测预报，并据此制定有针对性的矿压控 制技术措施，来保证矿井安全高效生产。 【关键词】工作面；覆岩；移动；规律；分析 １．有关采场覆岩活动规律的重要性 综合机械化采煤理论及技术已取得很大发展，综合机械化采煤的 安全性、经济适用性等已经得到很大提高；综采工作面矿压控制理论 技术研究手段、研究成果也有很多。但是，不同地区的煤层赋存条件 往往存在着很大的差异，由此而造成的综合机械化开采过程中的矿压 显现特征也会有很大程度的不同，因此，针对不同矿区具体的煤层开 ＝ ＝ 式中，Ｍ一该点所在断面的弯矩； ｙ一该点离断面中性轴的距离； Ｊｚ一对称中性轴的断面矩。 ２若取梁为单位长度，由上式知任一点Ａ的正应力 ：－ｌＦ －－，剪 －采主、客观条件，对采场矿压显现特征进行有针对性的研究，并据此 制定有针对性的矿压控制技术措施，仍是保证安全高效生产必不可少 的前提工作。 应力 ＝ ｆ ］。根据固支梁计算，最大弯矩发生在梁的两 端，则： 见按拉应力最大时达到抗拉强度极限时可知：Ｌｒ＝ Ｖ』ｑ ２．顶板垮落距的计算 ２ １直接顶垮落 ；若按最 煤层开采后，将首先引起直接顶的垮落。回采工作面从开切眼开 大剪应力计算： 始向前推进，直接顶悬露面积增大，当其达到其极限跨距后开始垮落。 ＝ 。 在上述各关系中，关键是确定基本顶岩层梁所承受的载荷ｑ。一 直接顶第一次大面积垮落称为直接顶初次垮落。直接顶初次垮落的标 般老顶上方的岩层由好几层组成。因此，基本岩梁的极限跨距所应考 志是：直接顶垮落高度超过Ｉ～１．５ｍ，范围超过全工作面长度的一半。 此时直接顶的跨距称为初次垮落距。初次垮落距的大小由直接顶岩层 强度、分层厚度、直接顶内节理裂隙的发育程度所决定，它是直接顶 稳定性的一个综合指标。 ２．２基本顶的断裂 随着工作面自开切眼开始推进，基本顶达到初次断裂时的跨距称 ，竹 虑载荷的大小，须根据各层之间的相互影响来定。 ＿：＿ ： ●一 为极限跨距，也称初次断裂步距。掌握老顶的初次断裂步距，对采场 来压的预测预报、岩层移动的计算与控制具有重要的作用。 基本顶的梁式断裂 ，ｌ ： ２ １ Ｑ圈 计算假设条件： 图３—２岩层载荷计算图 ①岩层载荷为均匀分布。 肘圈 ｌ ②直接顶上方共有ｒｎ层岩层。其中第一层岩层所控制的岩层达ｎ 肘。 层。ｌ￣ｎ层岩层同步变形，形成组合梁。 ③各岩层厚度ｈｉ、体积力Ｙｊ、弹性模量Ｅｉ（ｉ＝１，２，．．．．，ｒｒ１）。 图３－Ｉ基本顶两端固支梁受力分析 据组合梁原理，组合梁上每一截面上的剪力Ｑ和弯矩Ｍ都由ｎ ２０１４０９ ｛山杠业技术【 ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ｝９５ｊＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮｏＬＯＧＹ 山东工业技术 矿业技术 层岩层各目小截回承担。其关系为： Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２＋’一＋Ｑｎ， Ｍ＝Ｍ１＋Ｍ２＋。’‘＋Ｍｎ 老顶上载荷计算公式： 但是，每个岩层梁在其自重应力作用下形成的曲率是不同的，根 据材料力学，曲率ｋｉ＝ｌ／Ｐｉ，它与弯矩０ ）Ｘ的关系为： 。 箍 ４．结论 。 ： Ｉ ： ： 一…： ｐｌ ＥＩＪｌ Ｅ Ｊ１ Ｅ２Ｊ２ ＥｎＪ ｎ 通过运用数值计算方法对采场周围应力场分布、顶底板岩层稳定 性、支架对围岩的支护效果等进行了研究，掌握老顶的初次断裂步距， 此时由于各层岩层组合在一起，上下层的曲率必然趋于一致，从而导 致各层弯矩重新分布。形成如下关系： 对采场来压进行预测预报；并且在工作面推进过程中，首采工作面矿 压观测从支架圆图仪、综合测站、超前支护测力计、表面位移的数据 即，（＾ 一Ｅ２Ｊ２， Ｍ’（ 乓 ’’）ｘ＝ ，， （ ＝蕞而，而， 川 删（ …帆） ’ ３基本要做到每天进行收集并整理，对采场矿压显现特征进行有针对性 的研究，并据此制定有针对性的矿压控制技术措施，来保证矿井安全 高效生产。 （ （－＋ 而（ ： ＃４７：＆＇ｖｉｉ Ｑ，故（ ） 筹 ‘Ｑｘ ，ｇ 【作者简介】 曹仁华，（１ ９６７－）男，汉族，山东新泰人，大学学历，助理工程 师，现任新矿集团华恒矿业公司安监处副处长，研究方向，安全管理 且ｄＱ／ｄ ：ｑ，贝ｕ（ｇ ） ｉ ： 及矿工程。 式中，ｑｘ＝ｙｌｈｌ＋ｙ２ｈ２＋… ｈｎ，Ｊ１＝ｂｈ１３／１２，Ｊ２＝ｂｈ２３／１２，…，Ｊｎ＝ｂｈｎ．３／１２；（ ｑ１）ｘ即为考虑到ｎ层对第一层影响时形成的载荷，即（ｑｎ）１。由此可得 （上接第９８页） ５．１在烧结生产中配加高比例的廉价褐铁矿是降低烧结矿成本的 ４．２．２印尼矿配比提高后，垂直烧结速度提高。垂直烧结速度提 有效措施，也是烧结行业发展的必然趋势。 高的原因也与结晶水分解和爆裂有关，结晶水在高温下分解和爆裂 ５．２印尼原矿因其含有褐铁矿，结晶水较多，可以提高垂直烧结 后，烧结过程中的热态透气性得到改善，从而导致垂直烧结速度提 速度，降低烧结成品率和烧结利用系数，改善烧结矿的还原性能，同时 高。垂直烧结速度的提高导致了烧结的成品率降低和转鼓强的降低， 同时也影响固体燃耗的消耗。 表５烧结矿质量情况对比 时间 配加后 配加前 比较 转鼓 含粉 ｄ、粒级 Ｒ稳定率 ７６ ８ ５ 也会给烧结矿冷态机械强度和低温还原粉化性能带来不利的影响。因 此，过高的印尼矿配比是不适宜的。 ５．３在高比例褐铁矿烧结条件下，采取优化配矿、适当增加燃料用 Ｆｅ ０ ＴＦｅ ５２．１ ５ ７ Ｓｉ 固体燃耗 ０２ 量、延长点火时间、提高料层厚度和烧结矿碱度、并采取压料等技术 措施，对稳定烧结矿产、质量有明显效果。 ６．４ ３ ０ ３ ２６２４ ．７６．６６ ８．６ ５ ９ ６．１ ８ ７ ５４．９５ ７７ ６ ＿ ４ ７ １．７ ２４８９ ．８９．８ ．１３．１４ ５３．１ － ８＿３ ５．８ ０－３ ５６．８５ ．１．９ 【参考文献】 印尼矿对港陆钢铁公司烧结过程的影响【Ｊ】河北冶金，总第１６８ ０．７７ １．３５ １０２ ．０．２ ６ １ 期２００８年第６期，甄常亮１，胡宾生１，杨小磊２ 通过烧结矿的质量对比可以发现，配加印尼原矿之后，烧结矿的 质量出现一定的下降，但不是特别明显，基本满足高炉需求。主要是 济钢烧结及时掌握实际情况，及时应对，把影响降低到了最小。 采取了厚料层、高负压、低水、低碳，同时密切关注混合料的水分， 适当调整混合料水分，保证烧结的透气性，取得了良好效果。 【作者简介】 闰应娇，１９８１，男，汉，本科，山东高密，助理工程师 ’。 ５．结论 ９６ Ｉ 磊 ∞