复合顶板采场关键层结构力学分析与支架工作阻力确定

发布时间：2020-03-11 02:23

【摘要】：本论文根据淮南潘三煤矿西三采区1622(3)复合顶板采场工作面上覆岩层的赋存条件,通过理论力学计算、现场监测、数值计算模拟等研究方法,对采场覆岩关键层结构的分布位置、破断规律、应力演化规律进行了分析,还根据采场覆岩运动特征得到了工作面支架工作阻力的理论解。主要成果如下： (1)根据国内外学者对论文选题的研究成果,分析了复合顶板采场覆岩垮落形式与特点、采动裂隙演化特点、支承压力分布特点、应力拱演化特点； (2)通过建立梁结构模型,按照关键层结构的强度、刚度判断方法,确定关键层的位置,并用并行电法对计算结果进行了验证； (3)根据工作面覆岩结构特征和现场实践,通过FLAC数值计算软件设立采场开采模型,揭示了关键层结构下复合顶板采场的破断规律以及工作面前方煤壁内支承压力的分布规律； (4)根据工作面现场矿压观测数据的统计结果,通过建立来压判据揭示了工作面回采过程中顶板初次垮落、初次来压、周期来压规律；液压支架工作阻力、末阻力、初撑力分布规律,并对所选用的支架进行适应性评价。该研究成果可为工作面支架选型及顶板控制提供理论依据,并对其他类似条件的回采面提供借鉴作用。
【图文】：

示意图,示意图,支架,顶板

架受到的载荷大小及应当提供的支护强度。其受力结构如下图所示。工作面上方覆岩压力的位置，同液压阀的承压位置不在一条直线上，板、支架三者之间一定会产生回转力矩，即支架提供支撑除了要平衡防止下沉外，还要额外提供支护，防止产生上述转动力矩，不然顶板生转动。其中，计算顶板的重力时，需要考虑顶板破断时的冒落角，，矩时，需要考虑到支架上方岩层的冒顶形式、所选支架的架型以及架体岩三者的位置关系。按照此方法的应用实践，选择支架时，通常工作少等于135倍所采煤体的重力，且初撑力应当至少等于80倍所采煤体

关键层

中仅有的主承载体，当其垮断后将对采场顶板灾害及地表沉降造成强烈的影响。尤其会对工作面支架产生严重的影响。如图5所示。~^ ‘：J ：上覆岩层 < U >~ — — 一一 — 中关键层■■■■r ““厂11图5厚硬单一关键层结构Fig.5 thick and hard single key layer structure2.复合单一关键层结构复合单一关键层结构主要指工作面岩体上方赋存有不少于两层的坚硬岩体，但是由于距离过近使得多层硬岩体间会产生复合效应并且同步断裂，则可以把离煤体最近的那层硬岩体看成采场上方仅有的一层受载体，也就是主关键层。构成这类关键层的坚硬岩体通常都不厚且受载能力较低，但是该主承载体与它上部的其它岩体同时发生破坏，因而当其垮断后将对采场顶板灾害及地表沉降造成同样强烈的影响。如图6所示14
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD353

【参考文献】