段王矿15号煤坚硬直接顶沿空掘巷围岩稳定性分析及其控制技术

发布时间：2021-12-30 06:23

　　段王矿是山西寿阳段王煤业集团的主力矿井,设计年产量3.0Mt,现主采15号煤。该煤直接顶为K2灰岩顶板,厚度1.10².60m,平均1.4m,煤层厚度为3.19⁵.02m,平均4.05m,底板为一层厚度约5m的砂质泥岩。存在双巷掘进煤柱损失大,支护不合理的问题,为进一步减小煤柱损失和优化支护效能,本文以段王矿15号煤为工程背景,进行回采巷道沿空掘巷的研究攻关,主要成果如下:（1）对坚硬直接顶沿空掘巷的围岩变形特征进行了描述,并根据顶板破坏深度和自稳性能,按照坚硬直接顶的厚度进行了支护类别的划分,并对各支护类别的支护方法进行了叙述,对现场影响锚固支护的关键问题进行阐述,对支护参数进行了理论计算和确定,通过150505回风平巷支护体性能的原位试验,确定了顶板锚杆扭矩应达到300N·m,最佳锚固长度应为1.3m;帮部锚杆扭矩应在200²50N·m之间,最佳锚固长度应为0.7m;锚索的最佳长度为4.3m,为150505运输平巷沿空掘巷工业性试验的支护工作提供了依据,为段王矿15号煤巷道的支护提供了指导和借鉴。（2）通过对沿空掘巷... 

【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】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图4.9分组模型图

图 4.10 模型边界条件Figure 4.10 Boundary condition（2）本构模型由于地下采矿采掘过程中岩体的破坏形式主要为拉剪破坏，故本模型决定 Mohr-Coulomb 强度准则。5）数值模拟求解过程本次数值模拟的目的主要是通过对比不同煤柱宽度下巷道及煤柱的应力形情况，确定最优煤柱尺寸，进一步对优化后的煤柱条件下是否能够满足回期巷道变形的要求进行模拟验证。具体模拟分析步骤如下，首先在坐标 x=100~200m 的范围内对煤层进行回拟上区段回采过程，形成采空区，待模型运算稳定后，分别留设 10m，124m、16m、18m 的煤柱进巷道的掘进，进行对比不同煤柱宽度下巷道及煤柱力和位移差异，结合理论计算结果，综合考虑安全与资源的节约，最终确定的最优宽度，按照求解的最优煤柱宽度，进行本工作面回采模拟对超前 3煤柱应力及巷道变形进行监测分析，验证煤柱的合理性。.4.2 采空区边缘煤体的应力分布规律

12m煤柱垂直应力云图（a）10m煤柱垂直应力云

【参考文献】：
期刊论文
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[2]深部巷道围岩控制的有效途径[J]. 侯朝炯.  中国矿业大学学报. 2017(03)
[3]厚层直接顶沿空留巷顶板侧向破断机理及稳定性分析[J]. 毛世杰,郜志强,付世雄,岳炜.  煤炭技术. 2017(01)
[4]强烈采动作用下岩巷围岩塑性区恶性扩展的控制研究[J]. 王卫军,袁超,郭罡业,余伟健.  采矿与安全工程学报. 2016(06)
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[6]厚煤层综放工作面端头大面积悬顶控制技术研究[J]. 王兵,孙念昌,于海洋,王伟.  煤炭与化工. 2016(08)
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[8]沿空留巷底板变形力学分析及底臌防控[J]. 华心祝,李迎富.  煤炭学报. 2016(07)
[9]煤矿高效掘进技术现状及发展[J]. 张兴华.  机械管理开发. 2016(04)
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博士论文
[1]综放沿空煤巷上覆岩层断裂位置及结构稳定性研究[D]. 谢福星.中国矿业大学(北京) 2017
[2]厚层坚硬煤系地层冲击地压机理及防治研究[D]. 杜学领.中国矿业大学(北京) 2016
[3]深井综放面沿空掘巷窄煤柱破坏规律及其控制机理研究[D]. 温克珩.西安科技大学 2009

硕士论文
[1]破碎围岩条件下沿空掘巷围岩结构及变形机理研究[D]. 潘继良.安徽理工大学 2017
[2]锚杆锚固长度对锚固效果的影响研究[D]. 赵敏.中国矿业大学 2016



本文编号：3557649