厚硬砂岩顶板综采面矿压特征及控制技术研究
发布时间：2021-01-27 08:14
随工作面的推进,采空区厚硬砂岩顶板由于其独特的物理力学特性,顶板不能及时垮落,使工作面后方产生应力集中区,厚硬顶板突然破断产生的冲击动压,引发一系列灾害事故,严重影响工作面的正常回采。本文以张集北矿1611A工作面为研究对象,采用了理论分析、物理试验模拟、数值模拟以及工程实践等研究方法,对厚硬砂岩顶板破断机理、垮落变形特征和顶板弱化控制进行系统研究,对类似工况工作面的安全回采有一定的指导作用。首先,建立了厚硬砂岩顶板结构力学模型,将顶板视为悬臂梁进行力学解析,得到了厚硬顶板的周期来压垮落步距与其厚度呈现出正比例关系,顶板垮落步距随其厚度的增大而增大。在相似模拟试验中,坚硬顶板弱化后,随工作面推进,采空区顶板及时垮落,顶板初次破断长度为35cm,周期来压步距为2025cm,采空区大面积悬顶问题得到有效控制。工作面两端上覆岩层垮落形态表现为层状式冒落,整个覆岩垮落呈现出对称式分布,工作面端头围岩呈现斜切式垮落,工作面上覆岩层历经“稳定-失稳-稳定”的过程,围岩下沉最大值达到5.92cm,覆岩下沉量从低位岩层到高位岩层逐次递减。数值模拟结果表明:随工作面的回采,工作面超...
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
顶板受均匀载荷作用固支梁结构
图2 顶板受均匀载荷作用固支梁结构Fig.2 The fixed beam structure of the top plate subjected to uniform load图3 顶板受力分析简图Fig.3 The roof force analysis diagram假定岩梁距离为 时，岩层发生断裂。由静力学分析易知， = ，由高等材料力学可知，距离端部 x 处的弯矩为：BM qlxqxpM212102= +ω （2-1）
10图5 均布载荷顶板破断模型解析Fig.5Analysis of the broken roof model of uniform load由弹塑性理论可以得出悬臂梁内任意点的应力表达式为 2 20 0203 26 344 5xq L y yx y qh h hσ = + 2021 12yq y yh hσ = + 202364xyq hx yhτ = （2-11）由梁的拉伸强度理论可以得出= （2-12）令 为顶板的周期来压步距的长度，可得σ = L + q 4 （2-13）σmax=-9q04h2
【参考文献】：
期刊论文
[1]坚硬顶板弱化技术对工作面矿压显现规律的影响研究[J]. 熊晓峰,黄庆国,李佳,张春雷. 煤炭工程. 2016(01)
[2]我国深部煤与瓦斯共采战略思考[J]. 袁亮. 煤炭学报. 2016(01)
[3]我国煤矿深部开采现状及灾害防治分析[J]. 蓝航,陈东科,毛德兵. 煤炭科学技术. 2016(01)
[4]深部岩体力学研究与探索[J]. 谢和平,高峰,鞠杨. 岩石力学与工程学报. 2015(11)
[5]千米深井厚硬顶板直覆沿空留巷围岩结构优化[J]. 赵一鸣,张农,郑西贵,李宝玉. 采矿与安全工程学报. 2015(05)
[6]爆炸荷载下深部围岩分区破裂模型试验研究[J]. 徐颖,袁璞. 岩石力学与工程学报. 2015(S2)
[7]深井宽条带开采煤柱稳定性及地表移动特征研究[J]. 郭惟嘉,王海龙,刘增平. 采矿与安全工程学报. 2015(03)
[8]组合硬岩层顶板破断规律及导水裂隙带电法探测[J]. 付宝杰,高明中,涂敏,张平松. 水文地质工程地质. 2015(02)
[9]深孔预裂爆破对含坚硬顶板高瓦斯煤层的综合作用研究[J]. 李重情,盛恒,刘健. 中国安全生产科学技术. 2015(01)
[10]坚硬顶板大采高工作面压架事故及支架阻力分析[J]. 郭卫彬,刘长友,吴锋锋,杨培举,吴升富. 煤炭学报. 2014(07)
博士论文
[1]综采放顶煤采场厚层坚硬顶板稳定性分析及应用[D]. 史红.山东科技大学 2005
硕士论文
[1]厚煤层大采高开采坚硬顶板的活动规律及控制技术研究[D]. 刘建伟.中国矿业大学 2015
[2]东坡煤矿特厚煤层综放开采地表移动规律研究[D]. 高超.煤炭科学研究总院 2014
本文编号：3002750
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
顶板受均匀载荷作用固支梁结构
图2 顶板受均匀载荷作用固支梁结构Fig.2 The fixed beam structure of the top plate subjected to uniform load图3 顶板受力分析简图Fig.3 The roof force analysis diagram假定岩梁距离为 时，岩层发生断裂。由静力学分析易知， = ，由高等材料力学可知，距离端部 x 处的弯矩为：BM qlxqxpM212102= +ω （2-1）
10图5 均布载荷顶板破断模型解析Fig.5Analysis of the broken roof model of uniform load由弹塑性理论可以得出悬臂梁内任意点的应力表达式为 2 20 0203 26 344 5xq L y yx y qh h hσ = + 2021 12yq y yh hσ = + 202364xyq hx yhτ = （2-11）由梁的拉伸强度理论可以得出= （2-12）令 为顶板的周期来压步距的长度，可得σ = L + q 4 （2-13）σmax=-9q04h2
【参考文献】：
期刊论文
[1]坚硬顶板弱化技术对工作面矿压显现规律的影响研究[J]. 熊晓峰,黄庆国,李佳,张春雷. 煤炭工程. 2016(01)
[2]我国深部煤与瓦斯共采战略思考[J]. 袁亮. 煤炭学报. 2016(01)
[3]我国煤矿深部开采现状及灾害防治分析[J]. 蓝航,陈东科,毛德兵. 煤炭科学技术. 2016(01)
[4]深部岩体力学研究与探索[J]. 谢和平,高峰,鞠杨. 岩石力学与工程学报. 2015(11)
[5]千米深井厚硬顶板直覆沿空留巷围岩结构优化[J]. 赵一鸣,张农,郑西贵,李宝玉. 采矿与安全工程学报. 2015(05)
[6]爆炸荷载下深部围岩分区破裂模型试验研究[J]. 徐颖,袁璞. 岩石力学与工程学报. 2015(S2)
[7]深井宽条带开采煤柱稳定性及地表移动特征研究[J]. 郭惟嘉,王海龙,刘增平. 采矿与安全工程学报. 2015(03)
[8]组合硬岩层顶板破断规律及导水裂隙带电法探测[J]. 付宝杰,高明中,涂敏,张平松. 水文地质工程地质. 2015(02)
[9]深孔预裂爆破对含坚硬顶板高瓦斯煤层的综合作用研究[J]. 李重情,盛恒,刘健. 中国安全生产科学技术. 2015(01)
[10]坚硬顶板大采高工作面压架事故及支架阻力分析[J]. 郭卫彬,刘长友,吴锋锋,杨培举,吴升富. 煤炭学报. 2014(07)
博士论文
[1]综采放顶煤采场厚层坚硬顶板稳定性分析及应用[D]. 史红.山东科技大学 2005
硕士论文
[1]厚煤层大采高开采坚硬顶板的活动规律及控制技术研究[D]. 刘建伟.中国矿业大学 2015
[2]东坡煤矿特厚煤层综放开采地表移动规律研究[D]. 高超.煤炭科学研究总院 2014
本文编号：3002750
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/3002750.html
