综放工作面端头区稳定性研究

发布时间：2017-11-10 19:17

  本文关键词：综放工作面端头区稳定性研究

  更多相关文章： 综放工作面 端头区 数值模拟 煤柱宽度 加固方式

【摘要】：最近几年我国采矿业得到了飞速的发展,就目前来看大采高综放开采渐渐地成为了我国煤层开采的主要方法之一,但是伴随着综放开采工作面的不断往前推进,在工作面处容易引发各种事故,例如：工作面顶板的倒塌、端头支架以及工作面支架的失稳等现象。因此,研究煤层综放开采工作面、端头区、沿空掘巷等围岩稳定性具有十分重要的理论和实践意义。本文以余吾煤矿S2107工作面为实际工程背景,分别从端头区围岩结构、煤柱结构以及煤柱加固方式三方面的稳定性出发,通过现场资料的收集、理论分析、数值计算模拟相结合的方法,对余吾煤矿综放工作面的端头区稳定性展开了深入的研究。首先,将工作面顶板塌落之后所形成的弧形三角板看作是端头区的大结构,将端头支架看作是端头区的小结构。建立端头顶板的力学模型,利用弹性薄板小挠度理论以及伽辽金法推导出顶板挠曲函数以及顶板的应力分布规律。依据保证大、小结构稳定的方法初步选择了适合余吾煤矿特点的端头支架。其次,从理论上结合Lade-Duncan准则,在考虑中主应力的情况下,分别利用煤层界面的应力平衡方程以及弹塑性力学的知识,从而得出了煤柱塑性区的理论计算公式以及核心区的理论计算公式,并结合数值模拟,分析了煤柱在不同宽度的情况下,煤柱内的最大主应力值以及煤柱内应力的分布情况,最终结合理论计算值和数值模拟的分析选取合理的煤柱宽度。最后,综合考虑了现有的比较实用的煤柱加固方式、现场的实际施工条件,本文采用了锚杆加固以及锚杆+注浆加固这二种加固方式,利用数值模拟分析了在这二种加固方式下煤柱的变形特征并进行对比分析,最终选择出了适合本工程的加固方式。
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD323

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本文编号：1168001