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作为世界七大煤田之一的神东煤田具有浅埋藏、薄基岩、厚松散层的赋存特点,上世纪由于受工业设备制造水平和技术研究水平等方面的影响,无法对神东煤田进行大规模开发,而是多采用简单的房柱式采煤法进行回采,该方法留下大量煤柱,造成局部应力集中,不利于围岩控制。受上覆集中煤柱的影响,下煤层开采时,工作面矿压显现强烈,液压支架活柱瞬时大幅下缩,甚至发生压架事故,严重威胁着回采面安全生产。因此,急需进行集中煤柱和房采区下综采面顶板控制问题的研究。 本论文以石圪台煤矿31203综采面矿压规律为研究背景,通过对支架工作阻力和宏观矿压显现的观测,得到了工作面顶板运动步距、压力显现特点以及运动参数,构建了顶板结构模型。运用FLAC3D技术和理论分析计算,结合实测矿压数据,得到房采区煤柱产生的应力集中系数和影响垂深,房采区房柱产生的集中应力不会影响到下煤层工作面,但上覆集中煤柱会影响下煤层开采。 通过分析,集中煤柱超前失稳有利于抑制顶板反向回转下沉,冒落的矸石和已失稳的煤柱共同支撑老顶岩梁,并压实其下部垮落矸石,与煤柱边界未发生超前失稳相比,岩梁多受到下部矸石支撑力的作用,最终使得传递至下煤层老顶的载荷大幅减小。井上下爆破和高压注水可促使煤柱发生超前失稳。 总结出房采区下综采面顶板控制的成套技术:采前优化工作面布置,采时矿压、微震监测和地表岩移观测相结合的预报预警系统,回采过程中房采区下保持合理的采高、加快推进速度、来压期间不检修以及保证支架初撑力等常规控顶措施和超前工作面打卸压钻孔、深孔爆破技术、注浆充填以及缩小工作面等专门控顶措施。