极近距离煤层回采巷道布置方式及围岩控制技术研究

发布时间：2017-03-29 00:02

  本文关键词：极近距离煤层回采巷道布置方式及围岩控制技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国煤炭工业的快速发展,煤炭企业的机械化程度日益提高,开采强度逐步增大,埋藏条件较好的煤层逐渐被开采枯竭,而煤炭作为我国经济社会发展的主要能源之一,在此后相当长的一段时间内仍将大幅度地进行开采,此时,赋存条件较差的煤层,如极近距离煤层群的联合开采逐步走入人们的视野,并将或已经成为煤炭开采的下一个主体。 由于成煤的条件不同,极近距离煤层群的赋存情况也不尽相同,主要表现在层间距的不同、各煤层煤质的不同、煤层可采厚度的不同及各煤层顶底板岩性和厚度的不同等等。在极近距离煤层联合开采时,由于煤层的相互距离较近,上层煤的开采必然会对其底板,也就是下煤层的顶板及煤体的连续性和完整性产生破坏,导致下部煤层无法正常开采,造成资源浪费。 因此,为了既要保证煤炭企业的产量,又要使各煤层的回采工作安全可靠,同时还要尽量减少煤炭资源的损失率,极近距离煤层回采巷道的布置方式及其围岩控制技术就成为影响煤炭企业安全高效开采煤炭资源的重要因素。 本文以山西煤炭运销集团芦子沟煤矿为研究背景,采取理论计算、数值模拟研究及力学模型建立相结合的方法,对层间距为3.1m的极近距离煤层上下煤层间回采巷道的布置方式及其围岩控制技术进行分析研究。通过研究得出以下结论： (1)通过比值判别法及“三带”判别法计算层间距为3.1m的极近距离煤层的围岩破坏深度,最终确定该地质条件下的煤层群应当采用下行式开采顺序。 (2)通过理论分析及力学模型的建立对极近距离煤层残留煤柱的稳定性进行研究,分析得出当残留煤柱的宽度大于2倍的极限平衡区的长度,即煤柱中央存在一定宽度的弹性核时,该残留煤柱是稳定煤柱。 (3)通过理论计算对极近距离煤层开采时上层煤极限平衡区和弹性区的长度范围进行分析,得出外错式巷道布置方式的理论外错距计算公式,以及通过对其底板破坏范围的分析计算得出内错式巷道布置方式的理论内错距计算公式,并结合芦子沟煤矿的具体地质条件最终确定该煤矿采用外错式巷道布置方式。 (4)通过采用FLAC3D数值模拟对芦子沟煤矿上下煤层回采巷道的外错式布置,错距分别为3m、5m、7m、9m和12m时的矿压显现规律及其巷道围岩稳定性进行分析研究,最终确定外错9m为该3.1m极近距离煤层回采巷道的错距值是安全合理的。 (5)采用理论分析和力学模型建立的方法,对极近距离煤层回采巷道顶板的受力情况进行分析,确定该煤矿回采巷道的支护方式为锚网梁索联合支护,并给出了相应的支护参数。
【关键词】：极近距离煤层 联合开采 合理错距 围岩控制
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TD822.2;TD823.9
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 目录8-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 极近距离课题研究的背景和意义11-13
• 1.1.1 极近距离煤层的概念及极近距离煤层联合开采的特点11-13
• 1.1.2 极近距离煤层回采巷道布置方式的研究意义13
• 1.2 国内外极近距离煤层开采研究现状13-18
• 1.2.1 极近距离煤层围岩应力分布规律研究现状14-15
• 1.2.2 极近距离煤层开采顺序的研究现状15-16
• 1.2.3 极近距离煤层开采底板岩层结构的研究现状16-17
• 1.2.4 极近距离煤层巷道布置方式的研究现状17-18
• 1.3 极近距离煤层开采目前存在的主要问题18-19
• 1.4 论文研究的主要内容与方法19-20
• 1.5 论文研究的技术路线20-21
• 第二章 极近距离煤层回采巷道布置方式理论分析21-41
• 2.1 开采顺序的选择21-25
• 2.1.1 影响选择开采顺序的因素21-22
• 2.1.2 选择开采顺序的依据22-25
• 2.2 回采巷道的布置方式及其优缺点25-35
• 2.2.1 三种布置方式的优缺点28-29
• 2.2.2 煤柱稳定性分析29-30
• 2.2.3 煤柱宽度的留设及其支承压力的分布30-33
• 2.2.4 煤柱支承压力对底板的破坏范围研究33-35
• 2.3 回采巷道布置方式的适用性分析35-36
• 2.4 工程实例36-39
• 2.4.1 极近距离煤层回采工作面地质条件36-37
• 2.4.2 开采顺序的选择37
• 2.4.3 回采巷道布置方式的选择37-39
• 2.5 本章小结39-41
• 第三章 极近距离煤层回采巷道布置方式数值模拟研究41-53
• 3.1 模拟软件介绍41-42
• 3.2 数值模拟的目的及模型的建立42-44
• 3.2.1 数值模拟的目的42
• 3.2.2 数值模拟的建立和内容42-44
• 3.2.3 数值模拟的过程44
• 3.3 数值模拟结论分析44-51
• 3.3.1 不同错距下巷道围岩应力分布特征45-48
• 3.3.2 不同错距下巷道屈服破坏特征48-50
• 3.3.3 不同错距下巷道围岩移近量50-51
• 3.4 本章小结51-53
• 第四章 极近距离煤层联合开采回采巷道支护设计研究53-73
• 4.1 概述53-54
• 4.2 回采巷道围岩变形规律54-56
• 4.3 支护结构与围岩相互作用机理56-58
• 4.4 巷道支护理论及设计方法58-62
• 4.4.1 锚杆作用机理分析58-59
• 4.4.2 锚杆支护理论59-61
• 4.4.3 锚杆支护设计方法61-62
• 4.5 极近距离煤层回采巷道支护设计62-69
• 4.5.1 回采巷道顶板受力分析62-64
• 4.5.2 顶锚杆参数确定64-67
• 4.5.3 锚索参数确定67-69
• 4.5.4 帮锚杆参数确定69
• 4.6 巷道支护方案69-70
• 4.7 本章小结70-73
• 第五章 结论与展望73-77
• 5.1 主要研究结论73-74
• 5.2 不足与展望74-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-83
• 附录A：攻读硕士学位期间发表的学术论文83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：273266