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
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