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为研究两柱和四柱综放支架对顶煤的二次破碎效果,采用ANSYS仿真模拟手段分析了支架反复支撑对顶煤的破坏机理,并得出了两种综放支架在不同硬度煤层条件下的顶煤破坏高度。结果表明:随着支架反复支撑次数的增加,顶煤的破坏范围和破坏程度均加大,四柱式综放支架对顶煤的破坏效果优于两柱式综放支架,而端面控顶效果不如后者。对于坚硬或特厚煤层综放开采建议优先选用四柱综放支架,当顶煤的实际厚度大于综放支架对顶煤的最大破坏高度时,需对顶煤采取弱化措施。
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两柱与四柱综放支架对顶煤二次破碎效果分析
方
树林
1
,
刘 坤
2
,
刘
前进
1
( 1.
天地科
技股份有限公司 开采设计事业部
,
北京
100013; 2.
伊犁新矿煤业有限责任公司
,
新疆 伊犁
835000)
[
摘 要
]
为研究两柱和四柱综放支架对顶煤的二次破碎效果
,
采
用
ANSYS
仿真模拟手段分析
了支架反复支撑对顶煤的破坏机理
,
并得出了两种综放支架在不同硬度煤层条件下的顶煤破坏高度
。
结果表明
:
随着支架反复支撑次数的增加
,
顶煤的破坏范围和破坏程度均加大
,
四柱式综放支架对顶
煤的破坏效果优于两柱式综放支架
,
而端面控顶效果不如后者
。
对于坚硬或特厚煤层综放开采建议优
先选用四柱综放支架
,
当顶煤的实际厚度大于综放支架对顶煤的最大破坏高度时
,
需对顶煤采取弱化
措施
。
[
关键词
]
两柱支架
;
四柱支架
;
综放开采
;
顶煤二次破碎
;
反复支撑
;
有限元模拟
[
中图分类号
] TD355. 42 [
文献标识码
] A [
文章编号
] 1006-6225 ( 2016) 05-0004-04
Top Coal Secondary Crushing Results by Two Columns and
Four Columns Top Coal Caving Support
FANG Shu-lin
1
,LIU Kun
2
,LIU Qian-jin
1
( 1. Coal Mining & Designing Department,Tiandi Science & Technology Co. ,Ltd. ,Beijing 100013,China;
2. Yili Xinkuang Coal Co. ,Ltd. ,Yili 835000,China)
Abstract: In order to study recrushing results that two columns and four columns support to top coal,the broken principle of repeated
supporting to top coal was analyzed by software ANSYS,then top coal broken height in different hardness coal seam of two top coal ca-
ving support were put forward. The results showed that the top coal broken scope and degree increased with support repeated supporting
times increased,the broken results of four columns support was better than two columns support,but roof control effect of head face
was worse. So four columns support was the best choose for top coal caving in harden or extra thickness coal seam,weaken measures
should be adopted as actual thickness of top coal was larger than the maximal top coal broken height that caused by support.
Key words: two columns support; four columns support; top coal caving; two broken of top coal; repeated supporting; infinite
simulation
[
收
稿日期
] 2016 - 04 - 08
[DOI] 10. 13532 / j. cnki. cn11 - 3677 /td. 2016. 05. 002
[
基
金项目
]
国家自然科学基金项目
( 51304118)
;
国家自然科学基金青年项目
( 51304115) ;
中
煤科工集团面上基金
( 2014MS034)
;
天
地
科技技术创新基金
( KJ - 2015 - TDKC - 02)
[
作者简介
]
方树林
( 1987 - ) ,
男
,
安徽枞阳人
,
硕士
,
助理研究员
,
现从事煤矿巷道支护技术研究工作
。
[
引用格式
]
方树林
,
刘 坤
,
刘前进
.
两柱与四柱综放支架对顶煤的二次破碎效果分析
[J].
煤矿开采
,2016,21 ( 5)
: 4 - 7,32.
在
综放采场中
,
支架与围岩是一个相互作用的
整体
,
支架在承载顶板和顶煤载荷的同时
,
也会对
直接接触的顶煤产生破坏作用
。
事实上
,
支架反复
支撑对顶煤的二次破碎效果是判断综放支架适应性
的重要标准之一
。
目前对顶煤破碎机理的研究多是
集中在矿山压力的破煤效果
,
而对支架反复支撑的
作用还缺乏深入的研究
[1 - 3]
。
由
于两柱和四柱综放
支架在立柱排数
、
柱窝位置
、
立柱前倾角
、
顶梁长
度等诸多结构方面的差异
,
在同等条件下两种支架
对顶煤的二次破碎效果不同
[4]
,
但不管是现场测
试还是实验室试验都很难对这一过程和破坏效果做
到
全面监测和真实模拟
。
因此
,
采用
ANSYS
有限
元仿真模拟手段
,
对两柱和四柱综放支架的二次破
煤效果进行研究
。
1
支架反复支撑对顶煤的破碎机理
在综放工作面向前推进过程中
,
每完成一个采
煤循环
,
支架控顶区上方的顶煤就要经历一次降架
-
移架
-
升架的循环过程
,
一般支架的顶梁长度要
远大于采煤循环步距
,
因此顶煤从揭露到放出要经
历支架多次反复支撑的作用
。
对于坚硬煤层
,
为实
现顶煤的顺利放出
,
有时还需要支架原地反复支撑
多次
,
以增加破煤效果
。
降架过程中支架的卸载为
顶煤的移动提供更大的自由空间
,
促使裂隙的扩展
和顶煤的破碎
;
升架过程中支架的加载进一步加剧
了顶煤的再破坏
,
且由于加载造成顶煤移动空间缩
小
,
引起煤块间的挤压和剪切破坏
[5]
。
支
架反复
支撑在顶煤内产生交变应力
,
比静态载荷作用更能
4
第
21
卷
第
5
期
(
总第
132
期
)
2016
年
10
月
煤 矿 开 采
COAL MINING TECHNOLOGY
Vol. 21No. 5 ( Series No. 132)
October 2016
中国煤炭期刊网
www.chinacaj.net
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