大阳煤矿不规则残采区沿空巷道布置研究
发布时间：2021-11-23 11:31
回收矿井残留的煤柱资源具有重要的社会与经济价值,这对煤炭资源利用率的提高和矿井寿命的延长都有很大的意义。但是对于残留保护煤柱形成的工作面来说,煤柱受两侧工作面的采动影响,煤体内应力集中程度大,这又将致使煤柱工作面回采巷道维护困难。针对矿井保护煤柱回收问题,将大阳煤矿万里井大巷煤柱工作面作为研究背景,本次论文从理论、模拟和现场等多种角度进行综合性分析,系统研究煤柱工作面一侧三个典型的不规则采空区影响下,煤柱内支承应力和塑性区分布规律、煤柱工作面回风巷合理位置、支护技术以及进行工业性试验。本文主要研究成果如下:（1）通过理论分析得到大巷煤柱内集中应力峰值影响范围以及煤岩体受应力峰值的破坏特征。利用数值计算的方法,研究得到不规则边界采空区条件下,残留煤体中的应力和变形变化规律,与规则边界采空区条件下进行对比分析。（2）通过数值模拟方法,模拟三种典型不规则采空区开采后,试验工作面内垂直应力、剪切应力及塑性区的分布特征。看出不规则采空区中多个尖点的存在使得煤体中应力环境较为复杂,集中分布范围及集中程度在垂直煤柱工作面推进方向上错落分布,且采空区之间出现应力叠加。综合分析了各处应力集中区特征,为巷...
【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】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
煤柱工作面上覆岩层结构模型
图 2-4 沿空掘巷大结构模型Figure 2-4 Large-scale structure model of rock stratums above the gob-side roadway由上述分析可得，在相邻工作面回采过程中，采空区顶板冒落影响上覆，上覆岩层会形成新的稳定支承结构。稳定支承结构可分为三个部分，作面上方稳定块体 A、以及煤柱边缘上方的铰接块体 B、两侧采空区上块体 C[77]。其中，块体 B 由于煤体侧基本顶产生的破裂线向上延伸，载荷岩层，并破断形成。块 B 在采空区没有承载结构，所以会以前期断线为轴，向下回转下沉，在稳定块体 A 和垮落块体 C 之间整体形成。该变形产生的力作用于块体 B 下方的煤岩体，此类大结构重新形成造成下方煤柱及工作面应力和变形大范围的变化。沿空巷道会布置于上述大结构下方，大结构是否能够稳定对掘进巷道和采影响巨大，相对而言，巷道在掘进期间对上方大结构的扰动影响较小的稳定性在整体上不会有大的改变，结构中岩块的铰接状态依然可以保所以巷道所处力学环境的变化也就不大。因此我们可以认为在巷道支护，只要可以维护围岩小结构的稳定，就可以不出现大变形情况[78]。
上覆载荷岩层，并破断形成。块 B 在采空区没有承载结构，所以会以前期产生的破断线为轴，向下回转下沉，在稳定块体 A 和垮落块体 C 之间整体形成铰接结构。该变形产生的力作用于块体 B 下方的煤岩体，此类大结构重新形成过程中会造成下方煤柱及工作面应力和变形大范围的变化。沿空巷道会布置于上述大结构下方，大结构是否能够稳定对掘进巷道和工作面回采影响巨大，相对而言，巷道在掘进期间对上方大结构的扰动影响较小，大结构的稳定性在整体上不会有大的改变，结构中岩块的铰接状态依然可以保持稳定，所以巷道所处力学环境的变化也就不大。因此我们可以认为在巷道支护技术方面，只要可以维护围岩小结构的稳定，就可以不出现大变形情况[78]。由上述分析可知，大巷保护煤柱工作面在两侧工作面开采后，采空区上覆岩层会在煤柱边缘形成支承应力，致使煤体内形成三个区域，即破碎区、塑性区和弹性区，如下图所示。采用沿空掘巷，在选定巷道位置时，如果选在破碎区内，那么巷道围岩处于较破碎的状态，巷道中容易表现出大变形、顶板离层、片帮等灾害现象。如果选在弹性区内，按照前述分析，需留设宽煤柱，这样就会导致许多煤炭资源的浪费。
【参考文献】：
期刊论文
[1]支承压力区煤体裂隙演化区域性研究[J]. 李立. 中国矿业大学学报. 2019(02)
[2]大采高工作面沿空掘巷护巷煤柱稳定性分析[J]. 李伟,李志华. 能源技术与管理. 2019(01)
[3]浅埋综放沿空小煤柱巷道矿压显现规律研究[J]. 尉瑞,杨文帅,郭彦军,冯友良. 煤炭科学技术. 2018(S2)
[4]煤炭清洁利用发展模式与科技需求[J]. 赵枢娟. 能源与节能. 2018(09)
[5]长壁工作面巷顶沿空掘巷围岩应力分析[J]. 王朋飞,冯国瑞,赵景礼,Yoginder P.Chugh,王志强. 岩土力学. 2018(09)
[6]同忻矿综放面沿空掘巷小煤柱合理宽度研究[J]. 黄庆国. 山西大同大学学报(自然科学版). 2018(04)
[7]残采区煤柱回收支护技术研究与应用[J]. 李艳杰. 资源信息与工程. 2018(04)
[8]综放开采沿空掘巷小煤柱宽度留设及支护技术研究[J]. 张鹏鹏,郝兵元,王凯,黄小朋,闫树鹏,魏娟. 煤炭科学技术. 2018(05)
[9]煤炭革命新理念与煤炭科技发展构想[J]. 谢和平,王金华,王国法,任怀伟,刘见中,葛世荣,周宏伟,吴刚,任世华. 煤炭学报. 2018(05)
[10]Numerical investigation into the effect of backfilling on coal pillar strength in highwall mining[J]. Mo S.,Canbulat I.,Zhang C.,Oh J.,Shen B.,Hagan P.. International Journal of Mining Science and Technology. 2018(02)
博士论文
[1]基于关键块体理论的节理岩体开挖概率稳定分析研究[D]. 李泽荃.中国矿业大学（北京） 2014
[2]潞安矿区沿空巷道三维锚索支护机理及应用研究[D]. 肖亚宁.中国矿业大学（北京） 2011
[3]衰老矿井残煤可采性评价与复采技术研究[D]. 陆刚.中国矿业大学 2010
硕士论文
[1]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
[2]薄煤层小煤柱护巷技术研究[D]. 管仁和.山东科技大学 2010
本文编号：3513791
【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】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
煤柱工作面上覆岩层结构模型
图 2-4 沿空掘巷大结构模型Figure 2-4 Large-scale structure model of rock stratums above the gob-side roadway由上述分析可得，在相邻工作面回采过程中，采空区顶板冒落影响上覆，上覆岩层会形成新的稳定支承结构。稳定支承结构可分为三个部分，作面上方稳定块体 A、以及煤柱边缘上方的铰接块体 B、两侧采空区上块体 C[77]。其中，块体 B 由于煤体侧基本顶产生的破裂线向上延伸，载荷岩层，并破断形成。块 B 在采空区没有承载结构，所以会以前期断线为轴，向下回转下沉，在稳定块体 A 和垮落块体 C 之间整体形成。该变形产生的力作用于块体 B 下方的煤岩体，此类大结构重新形成造成下方煤柱及工作面应力和变形大范围的变化。沿空巷道会布置于上述大结构下方，大结构是否能够稳定对掘进巷道和采影响巨大，相对而言，巷道在掘进期间对上方大结构的扰动影响较小的稳定性在整体上不会有大的改变，结构中岩块的铰接状态依然可以保所以巷道所处力学环境的变化也就不大。因此我们可以认为在巷道支护，只要可以维护围岩小结构的稳定，就可以不出现大变形情况[78]。
上覆载荷岩层，并破断形成。块 B 在采空区没有承载结构，所以会以前期产生的破断线为轴，向下回转下沉，在稳定块体 A 和垮落块体 C 之间整体形成铰接结构。该变形产生的力作用于块体 B 下方的煤岩体，此类大结构重新形成过程中会造成下方煤柱及工作面应力和变形大范围的变化。沿空巷道会布置于上述大结构下方，大结构是否能够稳定对掘进巷道和工作面回采影响巨大，相对而言，巷道在掘进期间对上方大结构的扰动影响较小，大结构的稳定性在整体上不会有大的改变，结构中岩块的铰接状态依然可以保持稳定，所以巷道所处力学环境的变化也就不大。因此我们可以认为在巷道支护技术方面，只要可以维护围岩小结构的稳定，就可以不出现大变形情况[78]。由上述分析可知，大巷保护煤柱工作面在两侧工作面开采后，采空区上覆岩层会在煤柱边缘形成支承应力，致使煤体内形成三个区域，即破碎区、塑性区和弹性区，如下图所示。采用沿空掘巷，在选定巷道位置时，如果选在破碎区内，那么巷道围岩处于较破碎的状态，巷道中容易表现出大变形、顶板离层、片帮等灾害现象。如果选在弹性区内，按照前述分析，需留设宽煤柱，这样就会导致许多煤炭资源的浪费。
【参考文献】：
期刊论文
[1]支承压力区煤体裂隙演化区域性研究[J]. 李立. 中国矿业大学学报. 2019(02)
[2]大采高工作面沿空掘巷护巷煤柱稳定性分析[J]. 李伟,李志华. 能源技术与管理. 2019(01)
[3]浅埋综放沿空小煤柱巷道矿压显现规律研究[J]. 尉瑞,杨文帅,郭彦军,冯友良. 煤炭科学技术. 2018(S2)
[4]煤炭清洁利用发展模式与科技需求[J]. 赵枢娟. 能源与节能. 2018(09)
[5]长壁工作面巷顶沿空掘巷围岩应力分析[J]. 王朋飞,冯国瑞,赵景礼,Yoginder P.Chugh,王志强. 岩土力学. 2018(09)
[6]同忻矿综放面沿空掘巷小煤柱合理宽度研究[J]. 黄庆国. 山西大同大学学报(自然科学版). 2018(04)
[7]残采区煤柱回收支护技术研究与应用[J]. 李艳杰. 资源信息与工程. 2018(04)
[8]综放开采沿空掘巷小煤柱宽度留设及支护技术研究[J]. 张鹏鹏,郝兵元,王凯,黄小朋,闫树鹏,魏娟. 煤炭科学技术. 2018(05)
[9]煤炭革命新理念与煤炭科技发展构想[J]. 谢和平,王金华,王国法,任怀伟,刘见中,葛世荣,周宏伟,吴刚,任世华. 煤炭学报. 2018(05)
[10]Numerical investigation into the effect of backfilling on coal pillar strength in highwall mining[J]. Mo S.,Canbulat I.,Zhang C.,Oh J.,Shen B.,Hagan P.. International Journal of Mining Science and Technology. 2018(02)
博士论文
[1]基于关键块体理论的节理岩体开挖概率稳定分析研究[D]. 李泽荃.中国矿业大学（北京） 2014
[2]潞安矿区沿空巷道三维锚索支护机理及应用研究[D]. 肖亚宁.中国矿业大学（北京） 2011
[3]衰老矿井残煤可采性评价与复采技术研究[D]. 陆刚.中国矿业大学 2010
硕士论文
[1]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
[2]薄煤层小煤柱护巷技术研究[D]. 管仁和.山东科技大学 2010
本文编号：3513791
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