大倾角煤层区段煤柱合理尺寸研究

发布时间：2017-12-26 11:20

本文关键词：大倾角煤层区段煤柱合理尺寸研究　出处：《太原理工大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着煤炭资源开采技术的快速提高以及近水平、缓倾斜煤层的大量开采,容易采出的煤炭资源越来越少。同时,人们发现以往因开采困难而放弃的煤炭资源往往品种稀缺且品质优良。其中优质焦煤和无烟煤等稀缺煤种的赋存量占到了大倾角煤层赋存量的一半以上。为了保证煤炭的持续供应,且不浪费宝贵的煤炭资源,大倾角甚至急倾斜等复杂地质条件下的煤层也被划入了开采范畴。因此研究大倾角煤层的开采支护技术极为必要。煤矿支护的重点主要是保证采场与巷道安全可靠,两工作面间的区段煤柱是维持巷道及采场周围围岩稳定的关键所在。此外,在考虑开采安全的基础上,还应该兼顾提高资源回收率,因此区段煤柱应有一个合理的宽度。除煤柱的宽度以外,煤层赋存的倾角、煤层埋深等因素也影响着煤柱的稳定性。在开采大倾角煤层过程中,采场顶板力学呈不对称状态,这使得大倾角煤层上覆岩层破坏、垮落岩块的堆砌以及区段煤柱两侧的巷道受力破坏状况与开采缓斜煤层不同。因此,为保证大倾角煤层安全开采,必须根据大倾角煤层区段煤柱上覆岩层破坏受力状况,研究其合理尺寸。本文以潞宁孟家窑煤矿2号大倾角煤层为研究对象,主要研究了2号煤层两工作面间区段煤柱留设理论及技术,以及随着煤层赋存深度的增加,煤层倾角变化时,区段煤柱的合理宽度。研究内容与结论如下:(1)从区段煤柱承受载荷的角度出发,研究大倾角工作面采场压力的特点,以及顶板初次及周期破断结构,煤柱受力状况。从而确定了大倾角采场周围的应力分布状况、区段煤柱承受载荷最大的时期以及大倾角煤柱破坏最严重的位置。(2)结合极限平衡方程及边界条件,将区段煤柱分为塑性区和弹性区。引入倾角因素,对区段煤柱弹塑性区宽度进行了推导,确定了影响区段煤柱弹塑性区宽度的因素。考虑采掘影响对煤柱宽度公式进行修正。根据孟家窑2号煤的实际地质条件,求出了两工作面间的理论区段煤柱宽度。(3)利用数值模拟软件模拟了11202、11204两工作面间不同宽度条件下的区段煤柱破坏状况。引入弹性区率作为量化煤柱稳定性的指标,研究随着煤柱宽度增加,区段煤柱的受力及破坏状况,从而确定区段煤柱的合理宽度。(4)根据影响煤柱稳定性的因素,采用正交试验安排煤柱试验方案。根据极差分析确定各影响因素的重要程度,利用方差分析进行重要程度验证,通过回归方程确定各个变量对指标的影响,获得各因素与煤柱稳定性的关系,拟合后确定最小煤柱宽度与各个影响因素之间的回归公式。在此基础上,通过拟合优度检验回归方程对样本观测值的拟合程度,利用F检验,考察自变量整体对随机变量的影响。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD822.3

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