浅埋首采薄煤层无墙体沿空留巷围岩稳定机理与应用研究

发布时间：2017-10-24 19:13

  本文关键词：浅埋首采薄煤层无墙体沿空留巷围岩稳定机理与应用研究

  更多相关文章： 薄煤层开采 无墙体沿空留巷 大小结构 侧向破断 巷内支护 巷旁支护 切顶支架载荷

【摘要】：为解决工作面接替紧张,提高资源利用率等难题,老母坡矿2号煤层采用无煤柱沿空留巷连续开采技术。本文从浅埋煤层上覆岩层侧向破断规律的分析入手,分析沿空留巷上覆岩层破断运动规律及支撑压力分布特征的关系,对无墙体自然沿空留巷法的巷旁支架的设计及参数取值进行了理论分析,结合数值模拟方法分析巷旁支护方案的合理性,并以老母坡矿2101运输顺槽沿空留巷工程为实践背景进行研究。主要研究成果如下:(1)沿空留巷上覆岩层侧向破坏形式主要为回转下沉及平移下沉两种。留巷前期顶板岩层裂断以回转下沉为主,留巷来压主要源于直接顶重量;过渡期间上覆基本顶的运动以二次破断为主,并在外层形成自稳大结构;后期活动顶板平移下沉,内层小结构承担垮落带岩层重量。(2)以板的屈服线分析准则将工作面上覆岩层简化为矩形板,分析了初次来压及周期来压阶段板的破断发展规律,并以塑性铰线法给出不同边界条件侧向悬跨度d的表达式;通过不同支承压力分布构成的划分,得出内应力场存在条件的判断准则,即H[H]或σo(σo)min。(3)无墙体沿空留巷技术细化为实体煤侧,顶板巷旁及底板支护的协调。巷内煤帮顶板采用锚网索联合支护方案,优化了巷旁支护结构使其集强力切顶、高阻让压、主动支撑及可缩性能于一体以适应上覆岩梁的运动破坏,并辅予特制钢鞋以控制底板变形。(4)比较无墙体护巷技术与留煤柱护巷技术位移场、应力场及塑性区的分布特征。结果表明:在给定煤体条件下采用无墙体护巷技术能满足维持留巷围岩稳定的要求。(5)对2煤留巷各参数进行校核,切顶阻力1000k N,超过理论值800k N,能实现沿巷旁支护结构的切顶;巷旁支架结构最大可缩量须大于201mm;巷内支护强度应该至少大于197KN;实际计算的支架底座面积为1500cm2,支架底座面积满足要求。因此,在浅埋、无瓦斯突出等较为简单的地质条件下,运用无墙体留巷技术是合理的。上述研究成果在老母坡煤矿首采2101工作面得到了成功实施,这为地质条件简单但需要提高经济效益的沿空留巷开辟了一条新的路径,其实践过程中积累的技术和现场管理经验在一定程度上具有较高的推广价值。
【关键词】：薄煤层开采 无墙体沿空留巷 大小结构 侧向破断 巷内支护 巷旁支护 切顶支架载荷
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD353
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 变量注释表15-16
• 1 绪论16-25
• 1.1 问题的提出及研究意义16-17
• 1.2 国内外研究现状17-21
• 1.3 存在的问题21-23
• 1.4 研究内容及技术路线23-25
• 2 沿空留巷上覆侧向岩层运动特征及规律25-45
• 2.1 沿空留巷上覆侧向岩层破断运动特征25-36
• 2.2 沿空留巷上覆侧向岩层活动规律与支承压力分布36-43
• 2.3 本章小结43-45
• 3 无墙体沿空留巷稳定性原理与数值模拟研究45-62
• 3.1 无墙体沿空留巷存在问题及其护巷技术的适用条件45-46
• 3.2 无墙体沿空留巷围岩稳定性的技术关键分析46-55
• 3.3 无墙体沿空留巷应力环境数值模拟研究55-60
• 3.4 本章小结60-62
• 4 工程实践62-79
• 4.1 采矿工程地质条件62-64
• 4.2 沿空留巷支护方案64-67
• 4.3 巷旁支护阻力计算与校核67-68
• 4.4 矿压监测及规律分析68-77
• 4.5 本章小结77-79
• 5 主要结论79-81
• 参考文献81-87
• 作者简历87-89
• 学位论文数据集89

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本文编号：1090136