古城矿沿空留巷切顶卸压技术研究
发布时间：2021-10-16 21:58
沿空留巷能大幅度提高煤炭回收率,且形成“Y”型通风,能有效解决上隅角瓦斯积聚问题,尤其在经济效益方面有显著优势,在煤矿中得到了广泛的应用。现以古城矿1301工作面回风顺槽展开技术研究,分析留巷过程中顶板变形及矿压显现规律,探究不同切顶高度下围岩应力及变形特征,设计沿空留巷围岩控制方案,取得了以下主要研究成果:（1）通过对1301工作面围岩力学性质研究,测得巷道老顶单向抗压强度平均值为81.34MPa、单向抗拉强度平均值为4.12MPa等数据。依据对坚硬顶板沿空留巷的围岩运动数值模拟结果,分析沿空留巷围岩塑性区分布、支承应力及变形特种证,揭示坚硬顶板的运动规律及巷旁充填体的作用规律,计算了沿空留巷顶板下沉量为689.3mm,指出沿空留巷切顶卸压的必要性。（2）分析在不同切顶高度下（10m、12m、14m、16m）沿空留巷围岩的应力应变演化特征,确定该矿最佳切顶高度为14m。依据爆破预裂技术的理论,确定了炮孔长度为15m（装药长度为9m）和炮孔间距为3m等数据,提出了验证切顶效果的试验方案,验证了切顶方案的可行性。（3）通过1301工作面沿空留巷围岩应力应变的监测,揭示了留巷围岩的变形规律...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
综放沿空留巷结构力学模型图
31301工作面沿空留巷切顶卸压机理23图3-3数值模拟模型分组图Figure3-3Numericalsimulationmodelgroupingdiagram通过物理实验，测定了3#煤层及其顶、底板岩石物理力学性质，试验成果表见表3-1。表3-1岩石物理力学性质试验成果表Table3-1Tableofrockphysicalandmechanicalpropertiestestresults岩石名称抗压强度(MPa)抗拉强度(MPa)抗切强度(MPa)弹性模量(GPa)泊松比(u)含水率(%)真密度(kg/m3)视密度(kg/m3)中粒砂岩81.34.127.1221.00.230.4627662656细粒砂岩40.81.5510.7025.50.290.7627952694粉砂岩20.71.332.8718.510.330.9527522682砂质泥岩13.70.802.5513.60.341.0427282636泥岩33.03.912.1311.710.410.68296628823#煤15.30.882.021.330.330.711.461.43砂质泥岩21.82.212.269.970.370.9927072592粉砂岩23.90.542.8115.50.330.7629342721细粒砂岩35.81.153.3513.40.350.7427802681中粒砂岩41.44.626.7332.10.300.6227762655石灰岩70.13.768.2335.10.350.1928062758
工程硕士学位论文24根据对3#煤层以及顶底板厚度以及相关力学物理参数的测定记录，加之1301工作面布置于3#煤层中，便可以对相关模块相应的定义赋值，赋值稳定后垂直应力图如下：图3-4模型赋参稳定后的垂直应力云图Figure3-4Theverticalstressclouddiagramafterthemodelisstabilized以此来模拟1301工作面布开采过程中支承压力对回风顺槽的稳定性影响，并对在留巷过程中巷道及巷旁支护体的变形规律进行探讨研究。3.3沿空留巷切顶卸压数值分析（Numericalanalysisofpressurereliefalongthecuttingtopofemptylane）3.3.1留巷围岩演化规律对古城矿掘回风顺槽及留巷进行模拟，巷道大小为5200mm×3600mm，可得其在掘巷完成和留巷后的塑性区，如图所示：（a）掘巷完成塑性区（b）留巷后塑性区图3-5掘巷完成与留巷后塑性区分布图Figure3-5Layoutofplasticseparationaftercompletionofroadwayexcavationandafterroadwayretention从图（a）易知，开挖巷道后，巷道周围岩体不再处于原岩应力状态，由于地应力的作用，顶底板及两帮都发生了不同程度的破坏，且破坏形式为剪切破坏和拉伸破坏为主，破坏主要围绕在巷道相对于较小范围的围岩内（5m范围内），
【参考文献】：
期刊论文
[1]无煤柱开采技术在煤矿中的运用研究[J]. 刘磊. 当代化工研究. 2019(11)
[2]聚能爆破切顶卸压技术在回采工作面的应用研究[J]. 许文静. 山西冶金. 2018(06)
[3]切顶卸压自动成巷岩层运动规律物理模拟实验[J]. 王炯,朱道勇,宫伟力,何满潮,高韧. 岩石力学与工程学报. 2018(11)
[4]南梁煤矿采留一体无掘巷开采技术研究[J]. 郑忠友,杨晓科,朱磊,李学强,华召文. 煤炭工程. 2018(08)
[5]厚煤层切顶卸压无煤柱自成巷围岩变形规律研究[J]. 杨军,周开放,王亚军,刘斌慧,王宏宇,郭奋超. 煤炭工程. 2018(04)
[6]切顶卸压沿空留巷碎石巷帮控制技术及应用[J]. 朱珍,张科学,袁红平. 煤炭科学技术. 2018(03)
[7]深井沿空留巷底鼓演化机理模型试验研究[J]. 华心祝,杨明,刘钦节,杨朋. 采矿与安全工程学报. 2018(01)
[8]我国绿色煤炭资源量概念、模型及预测[J]. 袁亮,张农,阚甲广,王洋. 中国矿业大学学报. 2018(01)
[9]深井复合顶板条件下沿空留巷顶板变形特征试验及控制对策[J]. 杨朋,华心祝,杨科,庞冬冬,成世兴. 采矿与安全工程学报. 2017(06)
[10]大埋深破碎顶板煤层切顶卸压成巷技术研究[J]. 杨晓杰,王二雨,张民,王嘉敏,王进. 煤炭科学技术. 2017(09)
博士论文
[1]深部巷道围岩变形破坏机理与稳定性控制原理研究[D]. 袁超.湖南科技大学 2017
[2]中国煤炭产量峰值与煤炭资源可持续利用问题研究[D]. 郑欢.西南财经大学 2014
硕士论文
[1]沿空留巷覆岩运动规律及切顶卸压应用研究[D]. 魏明月.河北工程大学 2018
[2]我国煤炭产能过剩的形成机理及调控对策研究[D]. 张言方.中国矿业大学 2014
本文编号：3440566
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
综放沿空留巷结构力学模型图
31301工作面沿空留巷切顶卸压机理23图3-3数值模拟模型分组图Figure3-3Numericalsimulationmodelgroupingdiagram通过物理实验，测定了3#煤层及其顶、底板岩石物理力学性质，试验成果表见表3-1。表3-1岩石物理力学性质试验成果表Table3-1Tableofrockphysicalandmechanicalpropertiestestresults岩石名称抗压强度(MPa)抗拉强度(MPa)抗切强度(MPa)弹性模量(GPa)泊松比(u)含水率(%)真密度(kg/m3)视密度(kg/m3)中粒砂岩81.34.127.1221.00.230.4627662656细粒砂岩40.81.5510.7025.50.290.7627952694粉砂岩20.71.332.8718.510.330.9527522682砂质泥岩13.70.802.5513.60.341.0427282636泥岩33.03.912.1311.710.410.68296628823#煤15.30.882.021.330.330.711.461.43砂质泥岩21.82.212.269.970.370.9927072592粉砂岩23.90.542.8115.50.330.7629342721细粒砂岩35.81.153.3513.40.350.7427802681中粒砂岩41.44.626.7332.10.300.6227762655石灰岩70.13.768.2335.10.350.1928062758
工程硕士学位论文24根据对3#煤层以及顶底板厚度以及相关力学物理参数的测定记录，加之1301工作面布置于3#煤层中，便可以对相关模块相应的定义赋值，赋值稳定后垂直应力图如下：图3-4模型赋参稳定后的垂直应力云图Figure3-4Theverticalstressclouddiagramafterthemodelisstabilized以此来模拟1301工作面布开采过程中支承压力对回风顺槽的稳定性影响，并对在留巷过程中巷道及巷旁支护体的变形规律进行探讨研究。3.3沿空留巷切顶卸压数值分析（Numericalanalysisofpressurereliefalongthecuttingtopofemptylane）3.3.1留巷围岩演化规律对古城矿掘回风顺槽及留巷进行模拟，巷道大小为5200mm×3600mm，可得其在掘巷完成和留巷后的塑性区，如图所示：（a）掘巷完成塑性区（b）留巷后塑性区图3-5掘巷完成与留巷后塑性区分布图Figure3-5Layoutofplasticseparationaftercompletionofroadwayexcavationandafterroadwayretention从图（a）易知，开挖巷道后，巷道周围岩体不再处于原岩应力状态，由于地应力的作用，顶底板及两帮都发生了不同程度的破坏，且破坏形式为剪切破坏和拉伸破坏为主，破坏主要围绕在巷道相对于较小范围的围岩内（5m范围内），
【参考文献】：
期刊论文
[1]无煤柱开采技术在煤矿中的运用研究[J]. 刘磊. 当代化工研究. 2019(11)
[2]聚能爆破切顶卸压技术在回采工作面的应用研究[J]. 许文静. 山西冶金. 2018(06)
[3]切顶卸压自动成巷岩层运动规律物理模拟实验[J]. 王炯,朱道勇,宫伟力,何满潮,高韧. 岩石力学与工程学报. 2018(11)
[4]南梁煤矿采留一体无掘巷开采技术研究[J]. 郑忠友,杨晓科,朱磊,李学强,华召文. 煤炭工程. 2018(08)
[5]厚煤层切顶卸压无煤柱自成巷围岩变形规律研究[J]. 杨军,周开放,王亚军,刘斌慧,王宏宇,郭奋超. 煤炭工程. 2018(04)
[6]切顶卸压沿空留巷碎石巷帮控制技术及应用[J]. 朱珍,张科学,袁红平. 煤炭科学技术. 2018(03)
[7]深井沿空留巷底鼓演化机理模型试验研究[J]. 华心祝,杨明,刘钦节,杨朋. 采矿与安全工程学报. 2018(01)
[8]我国绿色煤炭资源量概念、模型及预测[J]. 袁亮,张农,阚甲广,王洋. 中国矿业大学学报. 2018(01)
[9]深井复合顶板条件下沿空留巷顶板变形特征试验及控制对策[J]. 杨朋,华心祝,杨科,庞冬冬,成世兴. 采矿与安全工程学报. 2017(06)
[10]大埋深破碎顶板煤层切顶卸压成巷技术研究[J]. 杨晓杰,王二雨,张民,王嘉敏,王进. 煤炭科学技术. 2017(09)
博士论文
[1]深部巷道围岩变形破坏机理与稳定性控制原理研究[D]. 袁超.湖南科技大学 2017
[2]中国煤炭产量峰值与煤炭资源可持续利用问题研究[D]. 郑欢.西南财经大学 2014
硕士论文
[1]沿空留巷覆岩运动规律及切顶卸压应用研究[D]. 魏明月.河北工程大学 2018
[2]我国煤炭产能过剩的形成机理及调控对策研究[D]. 张言方.中国矿业大学 2014
本文编号：3440566
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