浅埋煤层大采高综采面区段煤柱宽度优化研究

发布时间：2020-09-04 21:42

　　开展浅埋煤层综采面区段煤柱合理留设宽度研究对于煤炭绿色开采具有重要意义。本文以张家峁煤矿4-2煤为工程背景,采用室内试验、理论计算、数值模拟和现场监测相结合的方法开展研究工作,主要结论有:(1)区段煤柱留设的主要影响因素包括:煤柱的极限承载力、煤层的埋深、煤柱的高度、综采工作面的走向长度、煤柱顶底板的岩层成分、煤柱两侧锚杆或锚索的支护情况、综采工作面的回采方式和回采高度。采用三轴压缩声发射试验得出煤样在不同围压下的变形破坏特征有煤样从内部产生裂隙、裂隙扩展到煤样失稳破裂的演化过程,煤样的声发射能量和振铃计数最大值的出现均滞后于其宏观破坏的瞬间。(2)制定14204回采工作面开采过程中的监测方案并进行煤柱受力特性现场监测研究。监测结果表明,顺槽围岩稳定,靠近采空区侧煤柱塑性区宽度较小,内部裂隙很少,可对现有的煤柱宽度进行优化。(3)分析浅埋煤层区段煤柱宽度留设的基本准则和区段煤柱在综采面采动过程中的受力状态,按照煤柱两侧采空的现场采动条件,作出合理的假设和简化,分别建立区段煤柱的塑性区和弹性核区计算模型,推导出煤柱宽度的计算公式,得出区段煤柱的合理宽度为17.5m。(4)考虑一次采动和二次采动的影响,给出了五种工况下区段煤柱在回采过程中的煤柱竖向、水平应力分布状态以及顺槽围岩收敛量及其塑性区分布范围。结果表明:区段煤柱的合理宽度为17.2m,结合现场采动条件和理论计算结果,将煤柱宽度优化为17.45m,通过现场工业试验对优化后的区段煤柱宽度合理性进行验证,监测结果表明,留设的区段煤柱宽度合理。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD822.3
【部分图文】：

试样加工,设备,试件

试件的侧壁无明显的裂纹，试件的高度和直径误差均不超过 0.25mm，要进行真空保水。煤岩试件的加工设备如图 2.1 所示。次试验选取九个Φ50×100mm 标准试件，分为三组，编号分别为 B-9、B-1-15、B-16、B-18、B-19、B-21，如图 2.2 所示，通过计算上覆岩层的累的围压分别确定为 3MPa、6MPa、9MPa。

煤样,岩石,三向受力,三轴压缩试验

加工后的煤样

三轴试验,煤样,岩石

GCTS岩石三轴试验仪

【参考文献】