摘要：综采工作面倾向长度的增加,对顶板破断及应力演化产生的影响效应是复杂的,导致工作面支架支护特性存在分区差异。为深入理解超长工作面支架与围岩相互作用关系,以小保当煤矿450 m超长工作面为工程背景,构建弹性基础岩梁力学模型,运用数理统计及均化循环分析方法,对工作面支架实测数据开展循环末阻力、工作阻力分布频率、支架增阻特性分析,明晰不同面长工作面倾向方向顶板运动及支架工作阻力分布特征,探究超长工作面支架倾向分区内支架增阻特性。研究结果表明:工作面倾向长度增加,导致两巷煤体对中部顶板的支承减弱,中部峰值区域向两巷移近,超长工作面支架工作阻力分布趋势呈M型三峰值分布;超长工作面上部、中部、下部三区域支架呈对数型增阻时,其均化曲线仍为对数函数,表现为先急增阻后趋于平缓,此种支架增阻情况反映了来压期间工作面顶板由快速下沉逐渐变为缓慢下沉;呈对数-指数型增阻时,中上部区域支架增阻均化曲线为对数函数,中部及中下部均化曲线为对数-指数型复合函数,表现出先急增阻然后趋于平缓最后急增阻的特征;当支架工作循环时间超过一定值,对数-指数复合增阻型支架会急速增阻,不利于顶板控制,通过优化工作面割煤速度,降低支架工作循环时间,可减小支架增阻量,避免高阻力状态下支架再次瞬时增阻,提升工作面支架支护效果。

摘要：长期以来顶板灾害在煤矿灾害事故中始终占据较大比例,一直是困扰煤矿安全生产的难题。矿压规律分析对顶板灾害的有效防控至关重要,目前,大多研究仅针对单一矿井或个别矿区,对不同顶板条件矿压与顶板灾害特征并没有形成统一认识,各类顶板条件之间矿压显现的共性和差异研究不足,且尚未形成有效的矿压显现特征评价指标及方法。基于以上问题,首先,将我国煤矿顶板进行分类,划分为浅埋深、坚硬顶板、非坚硬顶板等3种典型条件,其中非坚硬顶板又包括强矿压顶板和弱矿压顶板2种类型。通过大量矿压数据分析,采用基于支架工作阻力P-T曲线、矿压云图、典型工作面来压特征统计及均化循环拟合的综合分析方法,分析各类典型顶板条件工作面矿压显现特征,得出如下结论:①浅埋煤层工作面具有来压强增阻、非来压微增或负增阻、来压频繁且持续时间长、矿压受地表形状影响大等特征。工作面来压期间均化循环曲线表现为对数+指数的复合函数特征,来压期间支架增阻率远高于非来压期间,且工作阻力增速呈现前缓后急的增长趋势。②坚硬顶板工作面具有来压强增阻、来压步距大、有时存在动载冲击等特征。非来压期间增阻率较小,均化循环曲线表现为近似于线性函数的微增阻特征。来压期间,支架增阻率显著提高,均化循环曲线特征与浅埋煤层增阻特征相似。③非坚硬强矿压类型顶板工作面具有来压与非来压界定不明显、持续渐进式顶板灾害等特征。非来压时增阻率高于浅埋及坚硬顶板工作面,来压时则相反;非坚硬弱矿压类型顶板工作面具有来压显现较弱、增阻率较小、局部来压频繁等特征。2种非坚硬顶板工作面均化循环曲线均符合对数函数特征,增阻率呈移架前期快速增长,而后迅速放缓的增长趋势,来压时增阻曲均低于浅埋和坚硬顶板工作面。