浅埋薄基岩综采面覆岩破断机理及与支架关系研究

发布时间：2017-04-27 12:11

  本文关键词：浅埋薄基岩综采面覆岩破断机理及与支架关系研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，浅埋薄基岩综采工作面开采强度呈递增趋势，设备选型时支架额定工作阻力也随之加大，但工作面压架事故仍频繁发生，造成较大经济损失，同时威胁工作面安全生产，其主要原因还是对浅埋煤层工作面上覆岩层断裂、垮落的运动规律认识不清，对浅埋煤层支架与围岩关系了解不深。本论文以鄂尔多斯、榆林等地区浅埋薄基岩煤层开采为背景，深入研究了浅埋薄基岩综采工作面顶板来压特征，采用现场实测、数值模拟和理论分析等综合性研究方法对浅埋薄基岩顶板破断形式、临界切落条件、切落体结构失稳、支架支护阻力以及支架与切落体相互作用关系等进行了全面研究。得到以下几点认识： （1）浅埋深综采工作面矿压显现最明显的基本特征是工作面来压剧烈，超前压力不明显，顺槽无变形；覆岩破断后不能形成结构；工作面上覆岩层常处于剪切断裂形成的切落体，而不是常规的拉伸断裂形成的块体结构。 （2）浅埋煤层工作面上覆岩层短悬梁发生剪切破断的理论条件为： ，其规律是周期来压步距短、动载系数大、地表有台阶下沉。 （3）将切落体结构划分为超前切落体、垂直切落体和滞后切落体，切落体失稳形式为滑落失稳，，最重要的影响因素是水平挤压力比例因子、切落角和切落面摩擦系数。 （4）顶板垂直切落是浅埋煤层工作面最危险的状态，最易导致支架被压死；在垂直切落状态下，浅埋综采面支架的最小合理工作阻力是控支，这也是最危险状态下支架工作阻力的理论值。 （5）提高支护阻力对防止覆岩离层和沿煤壁切落效果显著，支护强度与顶板下沉量不再是（类）双曲线关系，而是分成两个阶段；切落体对支架的力学影响宏观表现在支架关键部位产生应力集中，应力集中范围和大小与所受载荷成正相关关系，垂直切落时支架受力比其他切落形式要大，容易造成压架事故。
【关键词】：浅埋薄基岩 剪切破断 切落体 支架与切落体相互作用关系
【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD323;TD355
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-26
• 1.1 研究背景及问题的提出9-12
• 1.1.1 研究背景9-11
• 1.1.2 问题的提出11-12
• 1.2 文献综述12-24
• 1.2.1 浅埋煤层覆岩结构理论与采场矿压显现特征12-18
• 1.2.2 浅埋煤层支架与围岩关系及采场支护阻力确定18-23
• 1.2.3 浅埋薄基岩煤层开采亟需解决的问题23-24
• 1.3 主要研究内容和研究方法24-26
• 1.3.1 主要研究内容24
• 1.3.2 主要研究方法24-26
• 2 浅埋薄基岩综采面地质特征及来压特征分析26-58
• 2.1 浅埋煤层地质特征及开采参数统计26-29
• 2.1.1 鄂尔多斯地区浅埋煤层开采条件分析26-28
• 2.1.2 煤岩层物理力学参数28-29
• 2.2 浅埋薄基岩综采工作面顶板来压特征实测分析29-56
• 2.2.1 凯达煤矿 3603上综采工作面矿压显现规律分析29-43
• 2.2.2 石圪台煤矿 31201 综采面矿压显现规律分析43-52
• 2.2.3 其他浅埋综采工作面来压特征统计分析52-55
• 2.2.4 浅埋煤层顶板切落原因分析55-56
• 2.3 浅埋薄基岩综采面典型矿压规律分析56-57
• 2.4 本章小结57-58
• 3 浅埋薄基岩煤层覆岩破断形式分析58-70
• 3.1 浅埋煤层覆岩破断规律的数值模拟研究58-65
• 3.1.1 数值模型的建立58-60
• 3.1.2 数值模拟结果分析60-65
• 3.2 覆岩结构破断的力学分析65-69
• 3.2.1 短悬梁结构的力学分析65-68
• 3.2.2 浅埋薄基岩煤层顶板发生剪切破坏的临界条件68-69
• 3.3 本章小结69-70
• 4 切落体结构失稳理论分析70-82
• 4.1 切落体结构形成机理与分类70-72
• 4.1.1 切落体结构的提出70-71
• 4.1.2 切落体结构分类71-72
• 4.2 切落体切落步距的确定72-75
• 4.2.1 组合岩层抗剪强度确定72-74
• 4.2.2 切落体切落步距确定74-75
• 4.3 切落体力学模型建立及结构失稳分析75-79
• 4.3.1 力学模型地建立及结构失稳分析75-78
• 4.3.2 不同切落形式下支护阻力分析78-79
• 4.4 关于比例因子的分析79-80
• 4.5 切落体结构失稳的实例分析80-81
• 4.6 本章小结81-82
• 5 浅埋薄基岩综采支架与切落体相互作用关系82-102
• 5.1 切落体与支架相互作用关系模型分析82-83
• 5.2 支架支护阻力对切落体形成的数值模拟分析83-87
• 5.3 切落体对支架受力分布特征的数值模拟分析87-101
• 5.3.1 垂直切落体对支架受力的影响89-92
• 5.3.2 超前切落体对支架受力的影响92-95
• 5.3.3 滞后切落体对支架受力的影响95-97
• 5.3.4 模拟结果分析97-101
• 5.4 本章小结101-102
• 6 主要结论及展望102-104
• 6.1 主要结论102-103
• 6.2 展望103-104
• 参考文献104-111
• 致谢111-112
• 攻读硕士期间主要成果112

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 杨登峰;陈忠辉;朱帝杰;张凌凡;刘鑫;;基于顶板切落的浅埋煤层开采支架工作阻力研究[J];岩土工程学报;2016年S2期

  本文关键词：浅埋薄基岩综采面覆岩破断机理及与支架关系研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：330593