不同采高近浅埋煤层采场覆岩运移及应力演化规律研究

发布时间：2019-04-27 02:39

【摘要】：神东矿区是中国最重要的煤炭能源基地之一,该区域位于毛乌素沙漠和黄土高原腹地相结合的地带,地表大部为风积沙或黄土层所覆盖,其浅层煤炭资源大部分为典型浅埋或近浅埋煤层。以神东矿区近浅埋煤层开采为背景,经过15个近浅埋煤层工作面的调研和2个工作面的矿压实测,岩石力学实验,数值模拟,研究了8个不同采高(2~9m)近浅埋煤层工作面覆岩运移,应力演化,支架载荷规律,并得出以下几点结论:研究表明,随采高递增,近浅埋煤层,工作面采空区覆岩回转空间增大,使得上覆岩层的破坏更剧烈;当采高达到6~7m以上时,对工作面覆岩结构起到主要控制作用的下位关键层遭到破坏,垮落带高度增加,上位关键层开始起主要控制作用。随着煤层采高的增加,老顶岩层初次来压步距减小,来压更加频繁,周期性顶板来压步距也缩小了。推进度相同条件下,采高越大,地表沉降也越大。经过对上、下位关键层竖直方向应力分析,下位关键层竖直方向应力随采高增大而减小,上位关键层竖直方向应力随采高增大而增大。经过对上、下位关键层水平方向应力分析,随采高递增,上、下位关键层水平应力随推进均有增大的趋势,尤其上位关键层所承受的水平应力明显较高。采高增大以后,下位关键层破断加剧,其控制能力出现了明显削弱,此时上位关键层将会起到更大的控制作用。支架模拟结果显示,阻力随采高的增加而增加,当采高达到7m以上时,阻力急剧上升;采高9m时,支护强度达2~3MPa,支架最大阻力可达35000kN以上,已超当前装备制造水平;支架前后两端所受到的力大小不一,靠近工作面一端受力较大;模拟结果与现场实测支架载荷较为接近。相关研究对近浅埋煤层开采具有一定的借鉴意义。
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【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD325

【参考文献】

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本文编号：2466619