大倾角中厚煤层坚硬顶板综采采场矿压规律研究

发布时间：2019-09-28 15:27

【摘要】：与缓倾斜近水平煤层不同,大倾角煤层由于煤、岩层沉积结构的特殊性,导致其具有显著的各向异性特征,且随倾角的增大,各向异性越明显,导致大倾角煤层综采开采有其特殊的岩层运动规律和矿压显现特点。大倾角坚硬顶板采场和普通采场的主要区别是矿山压力显现的不同,坚硬顶板采场其矿山压力显现更为剧烈,且易发生冲击矿压。目前为止,我国在大倾角煤层开采过程中的回采工艺、巷道围岩控制、上覆岩层运移规律、矿压显现规律等问题上进行了一定的理论和实验研究,取得了丰富的经验,但对大倾角坚硬顶板工作面矿压显现规律的研究相对较少。煤矿采场矿压研究中,坚硬顶板控制是一项重要研究内容。因此开展本项目的研究有着重要的理论意义和工程应用价值。本文以代池坝煤矿大倾角中厚煤层坚硬顶板3(13)43综采工作面为研究背景,通过理论分析,数值模拟分析、现场实测数据分析等方法,对大倾角中厚煤层坚硬顶板综采工作面的采场矿压分布规律、围岩应力状态、顶板垮落规律、支架围岩关系等方面的内容进行了分析研究。论文取得的主要研究成果如下:①理论分析、数值模拟和现场实测相结合,系统的研究了大倾角中厚煤层坚硬顶板综采工作面的矿压显现规律,确定了直接顶和基本顶的初次和周期垮落步距。②对代池坝13号煤层赋存状态进行矿压分析,结合液压支架的矿压观测,针对其大倾角中厚煤层坚硬顶板情况,得出适合代池坝3(13)43综采工作面液压支架的支护强度、加权平均支护强度参数。③通过对综采液压支架的工作阻力观察分析,得出顶板垮落规律,并对支架的工作适应性、运行特性进行评价,为预测来压、改善工作面的安全环境,提高支护质量提供依据。④在大倾角坚硬顶板情况下,采用预裂爆破强制放顶技术,人为缩短顶板初次来压步距。通过数值模拟、理论分析与现场试验相结合的方法,验证了放顶技术的合理性。
【图文】：

大倾角煤层,采场,直接顶,力学模型

重庆大学硕士学位论文不能充分向下运动，通常只有最下部分层及其附近的岩层冒落，其上各分层均以各自岩性的允许的块度断裂并整齐排列，较上部的分层在走向上具有一定跨度的“砌体拱”小结构。由于采场下段较好的受到矸石的充填作用，这些“砌体拱”对上覆岩层的大结构有一定的支承作用，从而使其失稳对采场造成的影响也较采场中、上段小些。当垮落带上方的岩层尺寸大于下落空间时，这部分岩块会整体平稳下沉。直接顶中的这些“砌体拱”小结构是大变形区域，可称为“下位岩层”，这些结构的稳定可以阻止覆岩变形向上部扩展[29]。大倾角煤层直接顶岩层在采场中、下段采空区后方形成的“砌体拱”结构模型如图 2.1 所示。

形态图,大倾角煤层,形态图,岩层

在基本顶内扩展，在拱型内的岩板受到水平横梁的约外的上覆岩层则是三边固支板。而“厂”型移动拱左承和基本顶自重力的作用下形成整体弯曲移动带，被层易产生变形和整体弯曲，但同下位岩层相比，岩层小变形区，上位岩层的分层特征和整体性保持完好。不相同，且属于小变形区，各分层可看成小扰度板的移动拱的左拱为采场的顶板，如图 2.2 中的 ec 段，左拱而向采空区弯曲。“厂”型移动拱上端的支承是水平横水平横梁由未冒落的下位岩层构成，主要受到左拱上端对左拱的上端起支承作用。在采空区顶部水平横梁的“砌体拱”小结构对水平横梁下部岩体的冒落起控制继续向上冒落，影响水平支承横梁的稳定。大倾角煤移动拱结构模式如图 2.2 所示[30]。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD32

【参考文献】