快速推进长壁工作面覆岩失稳运动的动态时空规律研究

发布时间：2018-06-04 18:06

  本文选题：快速推进工作面 + 覆岩失稳运动　； 参考：《中国矿业大学》2015年博士论文

【摘要】：近年来,西部浅埋煤层高强度开采工作面集中表现为推进速度快、开采空间大的特点,这种大空间快速推进条件下采场上覆岩层破断失稳运动的时空规律及其动态变化与突变特征对于支架的合理选型,岩层的有效控制及顶板灾害的预测防治具有重要的意义。推进速度是影响采场矿压显现的重要因素之一,也是工作面安全高效生产的重要保障。因此,研究推进速度的加快尤其是日推进度超过10m的开采条件下覆岩破断失稳规律运动的时空特点、矿压显现规律及与推进速度的关系,将对我国西部煤田的安全高效开采提供重要的技术与理论支持,同时,对国内外类似生产地质条件下矿井的安全高效开采也具有重要的参考和借鉴意义。本论文综合运用现场调研、统计分析、理论研究、数值模拟和相似模拟等方法,对西部矿区浅埋煤层长壁综采工作面快速推进条件下覆岩失稳运动的动态时空规律进行了研究和探索,总结了西部浅埋煤层开采技术现状,建立了快速推进条件下采场覆岩失稳时空运动的力学模型,揭示了推进速度对覆岩运动的影响规律。运用3DEC数值模拟软件,建立了快速推进条件下三维数值计算模型,对比分析了不同推进速度下老顶覆岩失稳运动的动态时空规律,研究分析了快速推进条件下覆岩运动场分布特征,分析得出推进速度较快的情况下,老顶岩层内各个测点的水平位移量较小,老顶岩层回转下沉量较小,快速推进条件下老顶位移有减小的趋势,推进速度的加快将导致来压步距的增大。运用相似模拟实验,对比分析了不同推进速度下覆岩失稳运动的时空规律,研究了推进速度对直接顶垮落步距和冒落规律的影响,分析了推进速度对老顶初次来压步距和周期来压步距的影响。推进速度较快的情况下,初次来压步距和周期来压步距增大;通过分析覆岩速度场,揭示了推进速度对覆岩下沉运动的影响特征,工作面推进速度的加快,造成悬顶长度的增加,易引起工作面冲击动压的发生;从关键层下位岩层开始,覆岩分层下沉曲线出现“分叉”现象,推进速度对关键层的回转角度产生明显影响;沿工作面推进方向,将工作面覆岩划分为稳定区、缓慢沉降区、加速沉降区和预移动区,推进速度影响敏感区主要位于加速沉降区,该区域的范围为工作面后方50m的范围;推进速度较快的情况下,覆岩回转角减小,减缓了上位岩层的弯曲下沉,岩层整体性下沉更为明显。采用理论分析方法,建立了逻辑斯蒂S型曲线动态沉降模型,以该模型为基础,推导得出推进速度对采场覆岩下沉运动的动态时空影响公式;结合相似模拟实验结果,建立了开采覆岩时空运动模型表达式,依据工作面上覆岩层中的推进速度敏感区特征,引入了推进速度敏感因子,揭示了推进速度对工作面矿压的影响机制。现场实测数据分析表明,工作面来压步距和来压持续范围随工作面推进速度的增大而增大,而动载系数随工作面推进速度的增加而减小。工作面压力中间大两端小,并随工作面推进速度的增大而减小。在煤炭开采的实际生产中,应该结合推进速度对矿压的影响规律,选择合适的推进速度,以有效减缓工作面来压的影响,保障工作面的安全高效生产。
[Abstract]:In recent years , the high - strength mining face of shallow - buried coal seam in the West has been focused on the characteristics of fast forward speed and large mining space . Based on the theory analysis method , the dynamic settlement model of mining overburden is established . Based on this model , the paper establishes the dynamic settlement model of mining overburden . Based on the results of similar simulation experiment , the paper establishes the model expression of time - space motion of mining overburden . Based on the results of similar simulation experiment , the influence mechanism of propulsion speed on mining pressure is deduced . In the actual production of coal mining , the influence of the propulsion speed on mine pressure should be selected .
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD325

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 傅先杰;特殊推覆体下开采覆岩破坏特性浅析[J];矿业安全与环保;2000年S1期

2 傅先杰;特殊推覆体下开采覆岩破坏及其地表沉降特征浅析[J];煤炭科技;2001年03期

3 石文球;特殊推覆体下开采覆岩破坏及其地表沉降特征浅析[J];煤炭技术;2005年08期

4 张华兴,张刚艳,许延春;覆岩破坏裂缝探测技术的新进展[J];煤炭科学技术;2005年09期

5 檀双英;康永华;刘治国;张玉军;张刚艳;;祁东煤矿综采覆岩破坏特征[J];煤炭科学技术;2006年09期

6 葛英豪;肖建辉;刘文中;冯士安;;许疃煤矿8223工作面开采覆岩破坏特征的研究[J];煤矿安全;2009年03期

7 王金安;纪洪广;张燕;;不整合地层下开采覆岩移动变异性研究[J];煤炭学报;2010年08期

8 张玉军;;钻孔电视探测技术在煤层覆岩裂隙特征研究中的应用[J];煤矿开采;2011年03期

9 刘凯;;地面电磁法探测覆岩破坏的应用[J];科技资讯;2012年02期

10 沈永炬;黄远;;不同间距多煤层开采覆岩破坏特征的数值模拟[J];中国矿业;2012年07期

相关会议论文 前10条

1 金洪伟;许家林;朱卫兵;;覆岩移动的拱-梁组合结构模型的初步研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集（1）[C];2009年

2 孙如华;李文平;李小琴;;叠加开采顶板覆岩变形破坏研究[A];第八届全国工程地质大会论文集[C];2008年

3 张庆松;高延法;刘松玉;;覆岩结构破坏度模型及其应用研究[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集（下册）[C];2003年

4 杨逾;范学理;刘文生;赵德深;;覆岩离层注浆中注浆量的确定[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（下册）[C];2001年

5 李培现;谭志祥;闫丽丽;邓喀中;;采动覆岩裂隙发育数值模拟力学参数反演[A];岩石力学与工程的创新和实践：第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年

6 刘昆轮;张传玖;;宽沟煤矿覆岩活动及应力演化的数值模拟研究[A];煤炭开采新理论与新技术——中国煤炭学会开采专业委员会2012年学术年会论文集[C];2012年

7 李刚;梁冰;;采场覆岩层渗流场形成机理及其应用[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集（二）[C];2007年

8 易德礼;康永华;赵开全;;祁东煤矿高水压裂隙岩体综采覆岩破坏规律研究[A];矿山地质灾害成灾机理与防治技术研究与应用[C];2009年

9 杨居友;;覆岩(离层)注浆工程自动监测系统的研究[A];开滦矿区采矿技术与实践文集[C];2009年

10 耿养谋;;矿山开采覆岩应力拱演化规律研究[A];2009矿山灾害预防控制学术研讨会论文集[C];2009年

相关博士学位论文 前10条

1 于辉;近距离煤层开采覆岩结构运动及矿压显现规律研究[D];中国矿业大学(北京);2015年

2 金志远;浅埋近距煤层重复扰动区覆岩导水裂隙发育规律及其控制[D];中国矿业大学;2015年

3 贾凯军;超高水材料袋式充填开采覆岩活动规律与控制研究[D];中国矿业大学;2015年

4 黄刚;罗河铁矿充填开采覆岩稳定性及地表沉降研究[D];北京科技大学;2016年

5 尹士献;构造应力场与采动应力场协同作用下对覆岩变形影响研究[D];河南理工大学;2015年

6 安百富;固体密实充填回收房式煤柱围岩稳定性控制研究[D];中国矿业大学;2016年

7 李西蒙;快速推进长壁工作面覆岩失稳运动的动态时空规律研究[D];中国矿业大学;2015年

8 冯美生;浅埋煤层采动覆岩破断规律研究[D];辽宁工程技术大学;2014年

9 刘世奇;厚煤层开采覆岩破坏规律及粘土隔水层采动失稳机理研究[D];中国矿业大学(北京);2016年

10 吴士良;对采场矿山压力有明显影响的覆岩破坏运动演化规律[D];山东科技大学;2002年

相关硕士学位论文 前10条

1 李东雷;深部采煤采动阶段覆岩运动规律及多因素耦合致灾机理研究[D];河北工程大学;2015年

2 韩佩博;三维采动应力条件下煤层覆岩及底板裂隙场演化规律与瓦斯运移特征研究[D];重庆大学;2015年

3 刘家云;深部仰斜开采工作面覆岩变形破坏规律研究[D];太原理工大学;2016年

4 王凯;厚黄土地区煤矿开采对上覆松散含水层影响的机理研究[D];太原理工大学;2016年

5 邓康宇;孙疃矿1026孤岛采场覆岩运动规律及矿压显现研究[D];安徽理工大学;2016年

6 李彦辉;巨厚砾岩层下特厚煤层开采覆岩及地表沉陷规律研究[D];河南理工大学;2015年

7 朱时东;王河矿膏体充填开采覆岩移动变形及地表沉陷规律研究[D];河南理工大学;2015年

8 陈帅;采空区覆岩冒落及孔隙率分布规律研究[D];河南理工大学;2015年

9 董明丽;告成矿覆岩反倾区开采顶板移动及地表变形规律[D];河南理工大学;2015年

10 李圣军;哈拉沟煤矿高强度开采覆岩与地表破坏特征研究[D];河南理工大学;2015年

，

本文编号：1978306