厚砂岩顶板条件下大采高工作面矿压规律及顶板破断特征研究

发布时间：2020-04-19 23:07

【摘要】：针对神东矿区厚煤层大空间、高强度开采,且上方赋存厚砂岩顶板的条件,以大柳塔矿52307工作面为研究背景,分别运用现场实测、数值模拟、理论分析等方法,对厚砂岩顶板条件下厚煤层开采采场的矿压规律、覆岩移动规律、顶板结构和破断特征及其控制方法进行研究。通过对大柳塔矿52307大采高工作面三个不同开采阶段的现场支架工作阻力和覆岩沉降实测分析,研究了厚砂岩顶板条件下厚煤层开采过程中的矿压规律、支架工作阻力变化规律以及上覆岩层沉降特征。结果表明:工作面不同位置的矿压显现不同,位于工作面中部周期来压规律性明显,来压强度最大,存在明显的周期来压步距,均值为18.7m,周期来压持续步距为3.3m;工作面上部由于紧挨实体煤一侧,来压规律不明显。厚砂岩顶板的结构与破断特征对采场矿压影响剧烈,来压时支架工作阻力快速增大到额定工作阻力或者超出,动载系数达到1.5。同时根据支架工作阻力变化情况将其分为快速增长型、缓慢增长型、稳定型和降低型4类。CDEM数值模拟结果表明:厚砂岩顶板部分落入垮落带成为等效直接顶,砂岩上分层的周期性破断作用于下分层悬臂梁结构上,导致支架工作阻力快速增大,工作面来压。工作面长度越长,覆岩运动受采动的影响也越敏感,直接顶和基本顶的破断步距相应变短,覆岩垂向位移向上发育的速度也越快。依据关键层理论、支架工作阻力变化规律和顶板破断特征,分析了等效直接顶的厚度,建立了该赋存条件下大采高工作面顶板控制力学模型,给出了厚砂岩顶板结构的判别标准和支架工作阻力计算方法。
【图文】：

(a)支架爆缸 (b)地表台阶下沉图 1-1 剧烈的采动影响Fig.1-1 Severe influence of mining目前，，多内外众多学者在浅埋薄基岩大采高采场理论方面做了大量研究，对于近煤层巨厚砂岩顶板条件下矿压理论的研究则很少。论文以大柳塔煤矿 523工作面为工程背景，对近煤层巨厚砂岩顶板条件下大采高工作面矿压进行研究研究主要目的包括：52307 工作面不同开采阶段的矿压显现规律、支架工作阻力析、巨厚砂岩分层特征和破断规律及其失稳特征、来压强度和支架的关系。研主要采用的方法有：现场矿压与覆岩沉降观测、全地层岩石的力学实验、CDE数值模拟、理论分析等。通过本文的研究，能够为近煤层厚砂岩顶板条件下大高工作面的矿压规律研究、顶板结构和稳定性分析提供指导，从而能够合理的行支架选型，保证矿山的安全高效生产。1.2 国内外研究现状

技术路线图
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD325;TD327.2

【参考文献】

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本文编号：2633839