大倾角厚煤层长壁大采高综采支架稳定性研究

发布时间：2017-10-16 12:53

  本文关键词：大倾角厚煤层长壁大采高综采支架稳定性研究

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【摘要】：大倾角厚煤层大采高工作面开采难度大,覆岩变形、破坏和运移规律复杂,影响支架稳定性因素众多。回采过程中,工作面支架失稳更为复杂,严重制约工作面安全高效生产,研究大倾角大采高工作面支架稳定性对此类工作面安全高效开采具有重要的理论意义及实际价值。论文采用数值计算、物理相似模拟、理论分析方法,对新疆焦煤集团2130煤矿25221大倾角大采高综采工作面覆岩运移破坏特征、应力分布特征及支架稳定性进行了较为系统的研究,结果表明:(1)大倾角条件下大采高采场较一般采高采场顶板应力释放区较大且充分。围岩运移范围及运移量大,应力不均衡现象明显;中上部区域支架受载不均衡,部分载荷较小或为零,使“支架-围岩”系统元素缺失;顶板位移分布不均匀,支架顶梁具有向倾斜下方运移趋势,底座具有向倾斜上方运移趋势,中上部支架较下部运移特征明显,使该区域支架工作特性不能正常发挥,易导致“支架-围岩”系统失稳。(2)大倾角条件下大采高采场比一般采高采场覆岩垮落高度大,形成非对称充填带,中上部区域由于未充填空间较大,垮落岩层形成类似“马鞍”形态,工作面中部区域不能形成完全充填,矿压显现表现为周期来压明显。中上部区域顶板垮落后对工作面支架具有一定的冲击,不利于支架稳定。(3)大采高支架重心较高,其结构稳定性较差,影响支架稳定性主要的因素重要度为工作面倾角、开采高度、支架工作阻力。伪斜开采、规范移架、控制采高、提高初撑力可以提高工作面液压支架的稳定性。(4)现场工程实践与应用表明,工作面中上部区域液压支架工作阻力较大,其次为下部区域,支架载荷分布频率呈正态分布。大部分支架初撑力占额定阻力80%,满足支护需求,支架总体位态较好,有利于支架的稳定。论文相关研究结果与实验室实验、理论分析结果相一致,现场应用效果良好,可为类似条件工作面安全高效生产提供参考。
【关键词】：大倾角厚煤层 大采高综采 支架载荷 支架稳定性 控制措施
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD355
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 国内研究现状9-11
• 1.2.2 国外研究现状11-12
• 1.3 论文研究内容、方法及技术路线12-15
• 1.3.1 研究内容12-13
• 1.3.2 研究方法及技术路线图13-15
• 2 大倾角厚煤层大采高综采采场围岩应力演化规律15-27
• 2.1 工作面生产技术条件15-18
• 2.2 数值模拟计算18-20
• 2.2.1 三维有限差分法软件FLAC3D简介18
• 2.2.2 研究内容18
• 2.2.3 参数确定18-19
• 2.2.4 数值模型19-20
• 2.3 数值模拟结果20-26
• 2.3.1 围岩应力演化特征20-23
• 2.3.2 “支架-围岩“相互作用特征23-24
• 2.3.3 支架载荷及运移特征24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 大倾角厚煤层大采高综采采场覆岩运移规律27-40
• 3.1 实验目的27
• 3.2 实验参数及模型铺设27-29
• 3.2.1 实验参数27-28
• 3.2.2 模型铺设28-29
• 3.3 实验过程与主要结果分析29-39
• 3.3.1 覆岩运移特征29-33
• 3.3.2 支架载荷特征33-36
• 3.3.3 回采工序对支架影响36-37
• 3.3.4 “支架-围岩”相互作用特征37-38
• 3.3.5 支架失稳分析38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 大倾角厚煤层大采高综采采场支架稳定性分析40-54
• 4.1 支架失稳因素及危害40-42
• 4.1.1 支架失稳因素40-41
• 4.1.2 支架失稳危害41-42
• 4.2 支架稳定性分析42-51
• 4.2.1 支架防滑稳定性分析42-45
• 4.2.2 支架防倒稳定性分析45-48
• 4.2.3 支架防滑稳定性验证48-49
• 4.2.4 支架阻力分析49-51
• 4.2.5 支架架型适应性分析51
• 4.3 支架的稳定性控制措施51-53
• 4.3.1 不同区域“支架-围岩”系统稳定性51-52
• 4.3.2 支架稳定性控制措施52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 工程实践54-65
• 5.1 矿压测点布置及监测54-55
• 5.2 矿压显现特征55-62
• 5.2.1 支架受载特征55-61
• 5.2.2 支架初撑力特征61-62
• 5.2.3 支架循环末阻力特征62
• 5.3 支架运行状态62-64
• 5.3.1 支架位态分析62-63
• 5.3.2 支架立柱伸缩状态分析63-64
• 5.4 实践效果64
• 5.5 本章小结64-65
• 6 结论与展望65-67
• 6.1 主要结论65-66
• 6.2 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 附录71

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本文编号：1042788