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《煤礦現代化雜志》2014年第四期

1模擬結果分析

1.1頂煤放出規律研究根據模擬結果分別繪出過渡架上部第一次放煤循環后的煤矸分界線、移架后的煤矸分界線及第二次放煤后的煤矸分界線，將三條曲線放在同一坐標系中進行對比分析，發現：低位放煤連續推進中的放煤過程分為2個階段：頂煤的流動與放出過程，這一過程符合散體介質的流動過程，可按散體介質流理論進行研究。如圖2所示。放煤后，支架前移，頂煤邊界曲線從原始的放煤后的流動邊界（圖中的虛線）下落，形成新的煤矸分界線（圖中的實線），然后支架放煤，頂煤流動放出，形成新的穩定的煤矸分界線，即流動邊界線（圖中的虛線），工作面繼續推進，頂煤的流動與放出會重復上述過程。由于散體流場的擠壓與介質顆粒向無約束界面（支架放煤口）的流動作用，支架放煤口后上方的松散頂煤可以放出。放出量的多少與頂煤上部覆矸的數量有很大關系，覆矸的數量越大，支架后部附近頂煤越易于向放煤口流動和放出，形成近似于被牽引的流動場。

1.2過渡架上方頂煤、頂板運移規律對比分析在過渡架控頂范圍內的頂煤中沿推進方向上每隔0.8m布置3個測點，分別用于監測下位頂煤（2m）、中部頂煤（6m）、直接頂（9m）垂直方向的速度變化，模擬兩個放煤、移架過程，輸出歷史記錄曲線，如圖3（a）~圖3（c），圖中縱坐標為測點垂直方向速度，橫坐標為模型運算步數。對比分析曲線得出以下結論：①距放煤口1.6m、3.2m、5.6m的各層位測點垂直速度幾乎同時增加和減小，其中上位頂煤速度最大，其次為中位頂煤，下位頂煤垂直速度最小；②距放煤口3.2m時頂煤、直接頂垂直速度相近，表現為速度曲線相重合，如圖3（b）；③與放煤口距離小于3.2m時監測數據表現為下位頂煤首先達到最大的速度，然后是上位頂煤，直接頂速度接近于零，說明距放煤口3.2m以內的直接頂已經形成平衡結構，停止運動，只有在移架時垂直速度才有較大的增加；④移架過程中的垂直速度遠遠大于放煤過程，模型在23216、27701步移架，垂直速度曲線均產生很大波動；⑤模型中支架掩護梁的水平投影長度為3.2m，歷史記錄曲線以距放煤口3.2m為界，呈現出不同規律，說明掩護梁上部頂煤的運移情況與頂梁上部的運移情況有一定差別。（圖3（a-c）中藍色線為上位頂煤中的測點、紅色線為中位頂煤中的測點、黑色線為下位頂煤中的測點）。

1.3煤體運移、放出軌跡研究在過渡架上方頂煤中沿推進方向上每隔0.8m布置一個測點，通過在放煤、移架過程中跟蹤測點的位置變化來確定頂煤的運移、放出規律，各測點的運移曲線如圖4（a）~圖4（c），圖中橫坐標為與放煤口的水平距離，縱坐標為測點的標高（放煤口標高為-3.2m）。可以看出，推進方向上距放煤口為0~0.8m時，測點速度主要為垂直方向，其水平方向速度接近于零，在圖中表現為近似平行于Y軸的曲線。從距放煤口1.0~1.6m開始，水平方向的速度開始增加，圖中曲線表現為與Y軸有一定的夾角。根據距放煤口5.6m范圍內各測點的監測數據，做出Z-Y平面上距放煤口5.6m范圍內煤體的運移、放出軌跡。如圖5所示，距放煤口3.2~5.6m時，垂直方向位移較小，從距放煤口3.2m開始z方向位移開始增大，距放煤口0.8m時z方向位移急劇增加，直至從放煤口放出。

2結論

通過監測發現，在工作面煤壁前方，上位頂煤位移量比下位頂煤位移量小，工作面煤壁前方頂煤始動點距離下位比上位的遠，端頭支架上方頂煤位移量比排頭支架上方頂煤位移量小。對頂板位移來說，上位巖層始動點距工作面煤壁距離比下位巖層距工作面煤壁近，端頭支架上方頂板位移量比排頭支架上方頂板位移量小。端頭頂煤及頂板冒落均略滯后于排頭支架頂煤及頂板的冒落。推進方向上距放煤口為0~0.8m時，測點速度主要為垂直方向，其水平方向速度接近于零；從距放煤口1.0~1.6m開始，水平方向的速度開始增加。

作者：呂彥文單位：陽泉礦業集團有限責任公司孫家溝煤礦