错层位巷道布置工作面端头顶煤冒放性研究
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DOI： 10． 13347 /j ． cnki ． mkaq． 2015． 08． 011
错层位巷道布置工作面端头顶煤冒放性研究
王辉跃
1
，
樊志刚
2
，
黄正彦
3
（ 1．
煤科集团沈阳研究院有限公司
，
辽宁 沈阳
1
10016； 2．
中国矿业大学
（
北京
）
资源与安全工程学院
，
北京
100083；
3．
大唐陕西府谷煤电有限责任公司
，
陕西 府谷
719405）
摘 要
：
以镇城底矿地质情况为背景
，
通过对端头顶煤在传统放顶煤开采巷道布置和错层位巷道
布置条件下受力规律的分析
，
认为在错层位巷道布置条件下
，
接续工作面上端头顶煤处于支承压
力
峰值区
，
且由于端头顶煤与上区段采空区相连
，
产生了一个自由面
，
有利于端头顶煤破碎
；
结
合
莫尔
－
库仑强度准则
，
自由面的产生使端头顶煤的最小主应力 σ
3
变为
0，
处于应力峰值区使得
最大
主应力 σ
1
的值升高
，
改变了端头顶煤的三向应力状态
，
加速了煤体破坏
；
运用数值模拟对该
矿
8
#
煤层分析
，
模拟结果与理论分析一致
，
因此认为错层位技术有利于工作面端部顶煤冒落
。
关
键词
：
错层位巷道布置
；
放顶煤
；
端头
；
冒放性
；
数值模拟
中图分类号
： TD822
+
． 2
文献标志
码
： A
文章编号
： 1003 － 496X（ 2015） 08 － 0036 － 03
Ｒesearch on Top Coal Caving Property at Working Face End of Stagger Arrangement Ｒoadway Layout
WANG Huiyue
1
，FAN Zhigang
2
，HUANG Zhengyan
3
（ 1． China Coal Technology and Engineering Group Shenyang Ｒesearch Institute，Shenyang 110016，China； 2． School of
Ｒesources ＆ Safety Engineering，China University of Mining and Technology （ Beijing） ，Bei
jing 100083，China；
3． Datang Shaanxi Fugu Coal and Eletric Co． Ltd． ，Fugu 719405，China）
Abstract： Based on geological conditions in Zhenchengdi Mine，through the analysis of stress laws for end top － coal under the condi-
tions of traditional roadway layout and the roadway layout of stagger arrangement，it is thought that end top － coal in the working face is
in the abutment pressure peak value area under the condition of the roadway layout of stagger arrangement． At the same time，a free
surface is created because the end top － coal and the prior sector goaf are linked together，which is conducive to the damage of the end
head coal； combined with Mohr － coulomb strength criterion，the minimum principal stress in the end top － coal drops to 0 owing to
the free surface and the maximum principal stress increases in the area of the peak stress，which changs the stress state of three － way
in the end top － coal and accelerate the damage of coal； through the analysis by FLAC
3D
numerical simulation on 8
#
coal seam in
Zhenchengdi Mine ，it is thought that the simulation results are consistent with the theory． As a consequence，the conclusion that it is
favorable for the end top － coal of working face to cave in technical conditions of the roadway layout of stagger arrangement is obtained．
Key words： layout of stagger roadway； top coal caving； end； caving property； numerical modeling
综采放顶
煤的采出率一直是广大煤矿科技工
作者关注的一个焦点
。
综放开采的煤炭损失主要包
括采区布置损失和工作面开采损失
2
部分
［1 － 2］
。
山
西
焦
煤
集
团镇城底
8
#
煤厚平均
5
m，
煤层整体呈一
单斜构造
，
倾角
6° ～ 11°，
平均
8°。
顶板为石灰岩
，
顶板为细粒砂岩
。
该矿在开采此煤层时采用传统综
放的巷道布置方法
，
工作面端顶煤的冒放性较低
，
端
头顶煤的损失较大
，
工作面的端头是综采放顶煤丢
煤的主要地点
。
依托该矿的地质条件
，
模拟采用错
层位巷道布置条件下顶煤的受力变形情况
，
研究利
用矿山压力来提高端头顶煤的冒放性
。
1
错层位巷道布置采煤法简介
错层位巷道布置采煤法是中国矿业大学
（
北
京
）
赵景礼教授的发明专利
［3］
，
它与传统放顶煤最
主要的区别在于
2
条区段平巷位于不同层位中
，
从
而解决回
采率低
、
巷道掘进与维护困难等问题
。
目
前
，
在我国河北
、
山西
、
山东
、
河南等省的一些矿区的
实际生产中已经应用了该技术
，
取得了良好的效益
。
1． 1
错层位回采巷道布置形式
错层位巷道布置如图
1。
区段进风巷
1
沿底板
布置
，
区段回风巷
2
沿顶板布置
。
相邻回采工作面
·63·
第
46
卷 第
8
期
2015
年
8
月
Safety in Coal Mines
Vol． 46 No． 8
Aug． 2015
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