厚煤层综放开采工作面区段煤柱参数优化研究
发布时间：2021-05-31 18:59
随着科学技术的发展,综合机械化放顶煤开采在厚煤层的开采中得到了广泛的应用。针对厚煤层综合机械化放顶煤开采,如何提高回采率,减少煤炭资源的浪费,实现矿井的高产高效是煤炭行业工作者持续研究的难题。本文以山西义棠煤业为工程背景,综合运用理论分析、数值模拟和现场实测等方法对该矿10号煤层综放工作面的合理煤柱参数进行了优化研究,最终取得了一些成果,以期对厚煤层综放开采区段煤柱宽度的研究提供一定的参考和指导。1.通过相关理论对煤柱的围岩结构及其受力特征、破坏机理及其破坏形式以及破坏变形的全过程进行了分析;并现场观测了原宽度煤柱下巷道围岩的位移变化情况,得出了煤柱宽度较大的结论,从而为后续的研究工作提供了基础和依据;2.通过对煤柱强度及稳定性的分析,得出了煤柱保持稳定的基本条件;并借助相关数据,总结出了煤柱宽度随煤层埋深、煤层厚度、煤层强度以及应力集中系数变化的基本规律;最后运用经验估算法、载荷估算法以及弹性核理论计算法对义棠煤业综放工作面的煤柱宽度进行了计算,得出其合理的煤柱宽度为19.6m;3.借助FLAC3D数值模拟软件对区段煤柱的合理宽度进行了研究。首先,根据义棠煤业综放工作面的具体工程地质...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 区段煤柱合理宽度研究现状
1.2.2 区段煤柱稳定性研究现状
1.3 研究内容、研究方案和技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
1.3.3 技术路线
第二章 厚煤层综放工作面区段煤柱变形破坏分析
2.1 义棠煤业矿井概况
2.1.1 矿井位置及范围
2.1.2 矿井的地质概况
2.1.3 矿井开拓开采现状
2.2 区段煤柱围岩结构及受力特征分析
2.2.1 区段煤柱的围岩结构特征
2.2.2 区段煤柱支撑压力分布特征分析
2.2.3 区段煤柱应力的分布规律
2.3 区段煤柱变形破坏机理分析
2.3.1 区段煤柱变形破坏的力学机理
2.3.2 区段煤柱的破坏形式
2.3.3 区段煤柱破坏和变形的过程性
2.4 区段煤柱破坏变形的现场实测
2.4.1 现场实测的目的
2.4.2 观测内容及观测方法
2.4.3 观测数据的处理与分析
2.5 本章小结
第三章 厚煤层综放工作面区段煤柱合理尺寸理论研究
3.1 区段煤柱留设的原则和方法
3.1.1 区段煤柱留设的基本原则
3.1.2 区段煤柱留设的基本方法
3.2 区段煤柱强度和稳定性分析
3.2.1 煤柱强度及其影响因素
3.2.2 区段煤柱的稳定性及其影响因素
3.2.3 区段煤柱保持稳定的基本条件
3.3 影响区段煤柱留设宽度的因素
3.3.1 埋深对煤柱宽度的影响
3.3.2 煤层厚度对煤柱宽度的影响
3.3.3 煤层强度对煤柱宽度的影响
3.3.4 应力集中系数对煤柱宽度的影响
3.4 区段煤柱合理宽度的理论计算
3.4.1 区段煤柱合理宽度的经验估算法
3.4.2 区段煤柱合理宽度的载荷估算法
3.4.3 区段煤柱合理宽度的弹性核理论计算
3.5 本章小结
第四章 厚煤层综放工作面区段煤柱合理尺寸数值模拟研究
4.1 数值模拟软件简介
4.1.1 FLAC~(3D)的原理
4.1.2 FLAC~(3D)的特点及应用范围
4.2 模型的建立与模拟方案
4.2.1 数值模拟模型的建立
4.2.2 数值模拟方案
4.3 模拟结果及其分析
4.3.1 回采巷道掘进时煤柱变形破坏分析
4.3.2 上区段工作面回采时煤柱变形破坏分析
4.3.3 下区段工作面回采时煤柱变形破坏分析
4.4 本章小结
第五章 区段煤柱稳定性效果分析与评价
5.1 煤柱稳定性的评价指标
5.2 煤柱应力仪器的安装及测点的布置
5.3 煤柱侧向支承应力现场实测分析
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表论文和参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度研究[J]. 兰奕文. 煤炭科学技术. 2014(12)
[2]特厚煤层综放工作面侧向支承压力分布研究[J]. 许永祥,李化敏,王开林,袁瑞甫. 煤炭科学技术. 2014(11)
[3]大采高综放面区段煤柱合理留设研究[J]. 孔德中,王兆会,李小萌,王颜亮,王闯. 岩土力学. 2014(S2)
[4]复杂特厚煤层综放工作面煤柱应力分布规律研究[J]. 鲍永生. 煤炭科学技术. 2014(03)
[5]急倾斜煤层工作面区段煤柱失稳机理及合理尺寸[J]. 屠洪盛,屠世浩,白庆升,袁永,王方田,王沉. 中国矿业大学学报. 2013(01)
[6]近浅埋煤层大采高工作面回采巷道护巷煤柱合理宽度研究[J]. 徐新斌,崔廷锋,杨志远,张绪刚. 煤矿安全. 2012(12)
[7]深井特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度研究[J]. 刘金海,姜福兴,王乃国,李志深,张治高. 岩石力学与工程学报. 2012(05)
[8]平朔井工三矿区段煤柱宽度优化研究[J]. 李安静. 煤炭科学技术. 2012(04)
[9]留小煤柱沿空掘巷技术[J]. 高浩,崔廷锋,张魁,徐新斌. 煤矿安全. 2012(04)
[10]房柱式采空区煤柱稳定性分析[J]. 付武斌,邓喀中,张立亚. 煤矿安全. 2011(01)
博士论文
[1]五家沟矿特厚煤层区段煤柱参数及采动平巷支护研究[D]. 杨伯达.中国矿业大学（北京） 2014
[2]特厚煤层沿空掘巷围岩变形失稳机理及其控制对策[D]. 彭林军.中国矿业大学(北京) 2012
硕士论文
[1]东怀煤矿沿空掘巷小煤柱合理宽度及支护技术研究[D]. 马平原.湖南科技大学 2014
[2]区段煤柱宽度合理留设研究[D]. 王宝石.河北工程大学 2013
[3]大采高小煤柱回采巷道围岩控制技术研究[D]. 崔凯.太原理工大学 2013
[4]长壁留煤柱支撑法开采煤柱优化设计及破坏的可监测性研究[D]. 刘洋.西安科技大学 2006
本文编号：3208793
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 区段煤柱合理宽度研究现状
1.2.2 区段煤柱稳定性研究现状
1.3 研究内容、研究方案和技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
1.3.3 技术路线
第二章 厚煤层综放工作面区段煤柱变形破坏分析
2.1 义棠煤业矿井概况
2.1.1 矿井位置及范围
2.1.2 矿井的地质概况
2.1.3 矿井开拓开采现状
2.2 区段煤柱围岩结构及受力特征分析
2.2.1 区段煤柱的围岩结构特征
2.2.2 区段煤柱支撑压力分布特征分析
2.2.3 区段煤柱应力的分布规律
2.3 区段煤柱变形破坏机理分析
2.3.1 区段煤柱变形破坏的力学机理
2.3.2 区段煤柱的破坏形式
2.3.3 区段煤柱破坏和变形的过程性
2.4 区段煤柱破坏变形的现场实测
2.4.1 现场实测的目的
2.4.2 观测内容及观测方法
2.4.3 观测数据的处理与分析
2.5 本章小结
第三章 厚煤层综放工作面区段煤柱合理尺寸理论研究
3.1 区段煤柱留设的原则和方法
3.1.1 区段煤柱留设的基本原则
3.1.2 区段煤柱留设的基本方法
3.2 区段煤柱强度和稳定性分析
3.2.1 煤柱强度及其影响因素
3.2.2 区段煤柱的稳定性及其影响因素
3.2.3 区段煤柱保持稳定的基本条件
3.3 影响区段煤柱留设宽度的因素
3.3.1 埋深对煤柱宽度的影响
3.3.2 煤层厚度对煤柱宽度的影响
3.3.3 煤层强度对煤柱宽度的影响
3.3.4 应力集中系数对煤柱宽度的影响
3.4 区段煤柱合理宽度的理论计算
3.4.1 区段煤柱合理宽度的经验估算法
3.4.2 区段煤柱合理宽度的载荷估算法
3.4.3 区段煤柱合理宽度的弹性核理论计算
3.5 本章小结
第四章 厚煤层综放工作面区段煤柱合理尺寸数值模拟研究
4.1 数值模拟软件简介
4.1.1 FLAC~(3D)的原理
4.1.2 FLAC~(3D)的特点及应用范围
4.2 模型的建立与模拟方案
4.2.1 数值模拟模型的建立
4.2.2 数值模拟方案
4.3 模拟结果及其分析
4.3.1 回采巷道掘进时煤柱变形破坏分析
4.3.2 上区段工作面回采时煤柱变形破坏分析
4.3.3 下区段工作面回采时煤柱变形破坏分析
4.4 本章小结
第五章 区段煤柱稳定性效果分析与评价
5.1 煤柱稳定性的评价指标
5.2 煤柱应力仪器的安装及测点的布置
5.3 煤柱侧向支承应力现场实测分析
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表论文和参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度研究[J]. 兰奕文. 煤炭科学技术. 2014(12)
[2]特厚煤层综放工作面侧向支承压力分布研究[J]. 许永祥,李化敏,王开林,袁瑞甫. 煤炭科学技术. 2014(11)
[3]大采高综放面区段煤柱合理留设研究[J]. 孔德中,王兆会,李小萌,王颜亮,王闯. 岩土力学. 2014(S2)
[4]复杂特厚煤层综放工作面煤柱应力分布规律研究[J]. 鲍永生. 煤炭科学技术. 2014(03)
[5]急倾斜煤层工作面区段煤柱失稳机理及合理尺寸[J]. 屠洪盛,屠世浩,白庆升,袁永,王方田,王沉. 中国矿业大学学报. 2013(01)
[6]近浅埋煤层大采高工作面回采巷道护巷煤柱合理宽度研究[J]. 徐新斌,崔廷锋,杨志远,张绪刚. 煤矿安全. 2012(12)
[7]深井特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度研究[J]. 刘金海,姜福兴,王乃国,李志深,张治高. 岩石力学与工程学报. 2012(05)
[8]平朔井工三矿区段煤柱宽度优化研究[J]. 李安静. 煤炭科学技术. 2012(04)
[9]留小煤柱沿空掘巷技术[J]. 高浩,崔廷锋,张魁,徐新斌. 煤矿安全. 2012(04)
[10]房柱式采空区煤柱稳定性分析[J]. 付武斌,邓喀中,张立亚. 煤矿安全. 2011(01)
博士论文
[1]五家沟矿特厚煤层区段煤柱参数及采动平巷支护研究[D]. 杨伯达.中国矿业大学（北京） 2014
[2]特厚煤层沿空掘巷围岩变形失稳机理及其控制对策[D]. 彭林军.中国矿业大学(北京) 2012
硕士论文
[1]东怀煤矿沿空掘巷小煤柱合理宽度及支护技术研究[D]. 马平原.湖南科技大学 2014
[2]区段煤柱宽度合理留设研究[D]. 王宝石.河北工程大学 2013
[3]大采高小煤柱回采巷道围岩控制技术研究[D]. 崔凯.太原理工大学 2013
[4]长壁留煤柱支撑法开采煤柱优化设计及破坏的可监测性研究[D]. 刘洋.西安科技大学 2006
本文编号：3208793
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