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大采高综采工作面支架—围岩关系研究

发布时间:2018-06-28 05:17

  本文选题:大采高综采 + 顶板断裂 ; 参考:《太原理工大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着厚煤层综采技术的不断发展,以及大采高综采设备的不断推陈出新,大采高综采工作面支架-围岩关系的研究逐渐成为人们关注的焦点。厚煤层大采高综采条件下,具有采场开采空间大、岩层垮落范围增大、工作面发生支架压死或支架损坏的事故率高的特点,因此研究液压支架与顶板围岩间的相互作用关系,对保证厚煤层矿井安全生产具有重要的现实意义。首先,本文通过现场实测和数值模拟(FLAC3D)相结合的手段,对大采高综采工作面的矿压显现特征进行了分析。通过对上湾矿12401大采高综采工作面的矿压观测,可知大采高综采条件下周期来压步距比较小,通过FLAC3D数值模拟发现大采高综采条件下顶板的应力出现明显增加,超前支承压力的峰值也出现明显增加。其次,通过理论分析与数值模拟(UDEC)相结合的方法,建立力学模型对大采高综采工作面顶板的断裂运动进行了研究。根据薄板理论分别建立了大采高综采顶板初次破断、顶板周期破断力学模型,分别推导了对应模型的挠曲面方程;结合工程概况运用UDEC软件建立了平面应变模型,对大采高综采工作面上部岩层的破断运移进行了模拟分析。然后,结合围岩与支架相互作用机理理论分析和开采期间对现场初撑力和循环末阻力的实测统计,对大采高综采工作面支架-围岩的适应性进行了研究。其中围岩与支架作用机理分析包括支架围岩系统刚度分析和支架围岩力学模型分析,得到了围岩-支架维持稳定的三个基本条件;现场实测统计表明,液压支架循环末阻力与初撑力呈正比线性关系,支架初撑力越大,循环末阻力越大。最后,对大采高支架载荷特性进行了分析,然后利用FLAC3D对液压支架主要零部件进行了建模、组装;最后对支架结构进行了优化分析。
[Abstract]:With the continuous development of fully mechanized mining technology in thick coal seam and the continuous innovation of large-height fully mechanized mining equipment, the research on the relationship between support and surrounding rock in large-height fully mechanized mining face has gradually become the focus of attention. Under the condition of large mining height in thick coal seam, it has the characteristics of large mining space in stope, enlarged falling range of rock, high accident rate of crushing dead or damaged support in working face, so the interaction relationship between hydraulic support and roof surrounding rock is studied. It has important practical significance to ensure the safety production of thick coal seam mine. Firstly, through the combination of field measurement and numerical simulation (FLAC3D), this paper analyzes the characteristics of mine pressure behavior in a fully mechanized mining face with large mining height. Based on the observation of mine pressure in 12401 fully mechanized mining face of Shangwan Coal Mine, it can be seen that under the condition of large mining height fully mechanized mining, the interval of periodic pressure step is relatively small, and the roof stress under the condition of high mining height is obviously increased by FLAC3D numerical simulation. The peak value of leading support pressure also increases obviously. Secondly, through the combination of theoretical analysis and numerical simulation (UDEC), a mechanical model is established to study the roof fracture movement of fully mechanized mining face with large mining height. According to the theory of thin plate, the mechanics models of first breaking and periodic breaking of roof in fully mechanized mining with large mining height are established, and the flexural surface equations of corresponding model are derived respectively, and the plane strain model is established by UDEC software combined with the general situation of engineering. The fracture migration of the upper strata of the fully mechanized mining face with large mining height is simulated and analyzed. Then, based on the theoretical analysis of the interaction mechanism between surrounding rock and support and the statistics of the field initial support force and the circulating end resistance during mining, the adaptability of the brace-surrounding rock in the fully mechanized mining face with large mining height is studied. The analysis of the interaction mechanism between the surrounding rock and the support includes stiffness analysis of the surrounding rock system and mechanical model analysis of the surrounding rock of the support, and three basic conditions for the maintenance of the stability of the surrounding rock and the support are obtained. The end resistance of hydraulic support is proportional to the initial support force, and the greater the initial support force is, the greater the end cycle resistance is. Finally, the load characteristics of large mining support are analyzed, and the main components of hydraulic support are modeled and assembled by FLAC3D. Finally, the structure of the support is optimized and analyzed.
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD323;TD355

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