厚煤层沿空掘巷切顶卸压关键参数优化及实践
发布时间：2022-01-25 01:34
厚煤层作为我国煤矿开采的主要煤层,在开采过程中存在煤炭资源浪费严重等问题,而且对开采及巷道维护技术有较高要求。虽然沿空掘巷技术可有效提高煤炭采出率、降低巷道的维护成本,但往往也面临着动压影响大、巷道围岩及煤柱应力集中程度高、节理裂隙发育严重等问题。预裂爆破切顶卸压作为一种在巷道顶板进行超前预裂的技术,在缩短顶板悬臂梁长度、减小巷道围岩与煤柱的应力集中程度等方面具有突出优势,是解决此问题的一种有效途径,然而切顶卸压关键技术参数选择的合理性对切顶卸压效果存在重要影响。因此,本文采用数值模拟、室内试验、相似试验、理论分析、现场工业性试验等多种手段,从岩层垮落变形规律、沿空掘巷矿压显现特征及卸压效果等方面对预裂爆破切顶卸压关键技术参数展开了系统研究,取得了以下结果:（1）通过室内试验的方法,得到了试验段工作面煤岩样的单轴抗压强度、抗拉强度、材料密度、内粘聚力、摩擦角等物理力学特性参数;（2）建立了不同切顶角度与高度的数值模拟计算模型,分析了巷道围岩应力集中程度、采空区顶板覆岩垮落规律,确定了切顶设计参数的合理取值范围;（3）构建了沿空掘巷切顶卸压相似模拟试验模型,分析了切顶高度与角度对采空区顶...
【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】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究技术路线图
2.1.1 试样制备 本次试验试样取自实际现场试验区工作面，钻取的试样主要为细粒砂岩，以灰白色、长石、石英为主，存在垂直裂隙发育夹泥质条带等情况。将现场试样运至力学实验中心进行加工取样。钻取的煤岩样两端平整、光滑、侧身无明显裂纹，并严格按照中华人民共和国煤炭行业标准《煤和岩石物理力学性质测定方法》规定执行。钻取的煤岩样两端不平行度不大于 0.01mm，上、下端直径的偏差不大于 0.02mm，尺寸规格分别有 Φ50×100mm、Φ50×25mm、Φ50×50mm，主要用于抗压强度试验、巴西劈裂试验及变角剪切试验等，共钻取 50 块煤岩样。标准试样如图 2-1 所示：
工程硕士专业学位论文122.1.2试验设备及过程(1)本次试验主要采用的试验仪器为：①DDL500电子万能试验机：该试验机最大轴向载荷为500kN，采用位移加载方式，控制速率为0.2mm/min；②钻石机、切石机、磨石机或其他制样设备：主要用于钻取岩样及打磨平整；③电子天平：精度为0.01g，称量大于500g，用于测量试样的质量；④精度为0.01mm的测量平台或其他仪表。(2)试验步骤①从现场试验区取样，根据试验内容钻取标准的煤岩样岩芯；②将钻取好的煤岩样进行室内试验，首先利用游标卡尺及天平测量煤岩样的尺寸及质量，再将煤岩样放于试验机中心进行试验；③安装位移传感器，记录试样的横向应变值；④对标准煤岩样进行加载，记录试样的破坏过程及试验数据。试验设备及加载过程如图2-2所示：图2-2试验设备及加载过程图Figure2-2TestEquipmentandLoadingProcessDiagram2.2煤岩样物理力学特性（PhysicalandMechanicalPropertiesofCoalandRockSamples）2.2.1密度试验煤（岩）样的密度测定试验采用尺寸规格为50×100mm的圆柱体，试验过程
【参考文献】：
期刊论文
[1]无煤柱自成巷预裂切顶机理及其对矿压显现的影响[J]. 高玉兵,杨军,王琦,王亚军,何满潮. 煤炭学报. 2019(11)
[2]厚煤层下分层综放开采开切眼合理位置确定及初压分析[J]. 李胤春. 现代矿业. 2019(07)
[3]正利煤矿断顶卸压护巷技术研究[J]. 赵义,刘超林,许阳. 内蒙古煤炭经济. 2019(13)
[4]切顶卸压自动成巷覆岩变形机理及控制对策研究[J]. 马新根,何满潮,李先章,王二雨,胡超文,高韧. 中国矿业大学学报. 2019(03)
[5]复合顶板无煤柱自成巷切顶爆破设计关键参数研究[J]. 马新根,何满潮,李钊,刘雨兴,于光远,杜海瑞. 中国矿业大学学报. 2019(02)
[6]切顶成巷工作面矿压分区特征及其影响因素分析[J]. 何满潮,王亚军,杨军,高玉兵,高庆,王世彬. 中国矿业大学学报. 2018(06)
[7]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)
[8]中厚煤层复合顶板切顶卸压自动成巷工作面矿压显现特征分析[J]. 何满潮,马新根,王炯,张家宾,刘雨兴. 岩石力学与工程学报. 2018(11)
[9]矿井沿空掘巷巷旁爆破切顶卸压研究[J]. 李铁良. 山西焦煤科技. 2018(08)
[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]深部大采高矸石充填综采沿空留巷围岩变形机理及应用[D]. 龚鹏.中国矿业大学 2018
[2]柠条塔煤矿厚煤层110工法关键问题研究[D]. 高玉兵.中国矿业大学(北京) 2018
[3]高突矿井巷内充填沿空掘巷的围岩控制机理[D]. 王莹莹.中国矿业大学(北京) 2018
[4]千米深井综放沿空掘巷围岩变形破坏演化机理及控制研究[D]. 王德超.山东大学 2015
[5]厚松散层特厚煤层综放开采巷道围岩变形机理及控制研究[D]. 赵国贞.中国矿业大学 2014
[6]低透气性煤层粉乳炸药预裂爆破增透实验及工艺研究[D]. 朱帅虎.中国矿业大学（北京） 2014
硕士论文
[1]综放面超高巷道切顶卸压沿空留巷技术研究[D]. 康明月.中国矿业大学 2019
[2]不同耦合系数及孔间距对煤层爆生裂隙扩展影响的试验研究[D]. 李汉坤.安徽理工大学 2018
[3]寺家庄矿孤岛工作面沿空掘巷围岩控制技术研究[D]. 白宇.中国矿业大学 2017
[4]层状复合岩石试样力学特性单轴压缩试验与颗粒流模拟研究[D]. 殷鹏飞.中国矿业大学 2016
[5]沿空留巷顶板预裂爆破机理研究[D]. 贺纯纯.中国矿业大学 2016
[6]底板穿层钻孔预裂爆破煤层增透模拟试验研究[D]. 王明重.安徽理工大学 2015
[7]深孔预裂爆破煤层增透相似模拟实验研究[D]. 陈磊.安徽理工大学 2014
[8]韩王矿近距离厚煤层充填开采对井筒影响研究[D]. 陈广帅.河南理工大学 2014
[9]石窑店煤矿浅埋煤层初采期顶板致灾机理及控制研究[D]. 张亮.煤炭科学研究总院 2014
本文编号：3607664
【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】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究技术路线图
2.1.1 试样制备 本次试验试样取自实际现场试验区工作面，钻取的试样主要为细粒砂岩，以灰白色、长石、石英为主，存在垂直裂隙发育夹泥质条带等情况。将现场试样运至力学实验中心进行加工取样。钻取的煤岩样两端平整、光滑、侧身无明显裂纹，并严格按照中华人民共和国煤炭行业标准《煤和岩石物理力学性质测定方法》规定执行。钻取的煤岩样两端不平行度不大于 0.01mm，上、下端直径的偏差不大于 0.02mm，尺寸规格分别有 Φ50×100mm、Φ50×25mm、Φ50×50mm，主要用于抗压强度试验、巴西劈裂试验及变角剪切试验等，共钻取 50 块煤岩样。标准试样如图 2-1 所示：
工程硕士专业学位论文122.1.2试验设备及过程(1)本次试验主要采用的试验仪器为：①DDL500电子万能试验机：该试验机最大轴向载荷为500kN，采用位移加载方式，控制速率为0.2mm/min；②钻石机、切石机、磨石机或其他制样设备：主要用于钻取岩样及打磨平整；③电子天平：精度为0.01g，称量大于500g，用于测量试样的质量；④精度为0.01mm的测量平台或其他仪表。(2)试验步骤①从现场试验区取样，根据试验内容钻取标准的煤岩样岩芯；②将钻取好的煤岩样进行室内试验，首先利用游标卡尺及天平测量煤岩样的尺寸及质量，再将煤岩样放于试验机中心进行试验；③安装位移传感器，记录试样的横向应变值；④对标准煤岩样进行加载，记录试样的破坏过程及试验数据。试验设备及加载过程如图2-2所示：图2-2试验设备及加载过程图Figure2-2TestEquipmentandLoadingProcessDiagram2.2煤岩样物理力学特性（PhysicalandMechanicalPropertiesofCoalandRockSamples）2.2.1密度试验煤（岩）样的密度测定试验采用尺寸规格为50×100mm的圆柱体，试验过程
【参考文献】：
期刊论文
[1]无煤柱自成巷预裂切顶机理及其对矿压显现的影响[J]. 高玉兵,杨军,王琦,王亚军,何满潮. 煤炭学报. 2019(11)
[2]厚煤层下分层综放开采开切眼合理位置确定及初压分析[J]. 李胤春. 现代矿业. 2019(07)
[3]正利煤矿断顶卸压护巷技术研究[J]. 赵义,刘超林,许阳. 内蒙古煤炭经济. 2019(13)
[4]切顶卸压自动成巷覆岩变形机理及控制对策研究[J]. 马新根,何满潮,李先章,王二雨,胡超文,高韧. 中国矿业大学学报. 2019(03)
[5]复合顶板无煤柱自成巷切顶爆破设计关键参数研究[J]. 马新根,何满潮,李钊,刘雨兴,于光远,杜海瑞. 中国矿业大学学报. 2019(02)
[6]切顶成巷工作面矿压分区特征及其影响因素分析[J]. 何满潮,王亚军,杨军,高玉兵,高庆,王世彬. 中国矿业大学学报. 2018(06)
[7]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)
[8]中厚煤层复合顶板切顶卸压自动成巷工作面矿压显现特征分析[J]. 何满潮,马新根,王炯,张家宾,刘雨兴. 岩石力学与工程学报. 2018(11)
[9]矿井沿空掘巷巷旁爆破切顶卸压研究[J]. 李铁良. 山西焦煤科技. 2018(08)
[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]深部大采高矸石充填综采沿空留巷围岩变形机理及应用[D]. 龚鹏.中国矿业大学 2018
[2]柠条塔煤矿厚煤层110工法关键问题研究[D]. 高玉兵.中国矿业大学(北京) 2018
[3]高突矿井巷内充填沿空掘巷的围岩控制机理[D]. 王莹莹.中国矿业大学(北京) 2018
[4]千米深井综放沿空掘巷围岩变形破坏演化机理及控制研究[D]. 王德超.山东大学 2015
[5]厚松散层特厚煤层综放开采巷道围岩变形机理及控制研究[D]. 赵国贞.中国矿业大学 2014
[6]低透气性煤层粉乳炸药预裂爆破增透实验及工艺研究[D]. 朱帅虎.中国矿业大学（北京） 2014
硕士论文
[1]综放面超高巷道切顶卸压沿空留巷技术研究[D]. 康明月.中国矿业大学 2019
[2]不同耦合系数及孔间距对煤层爆生裂隙扩展影响的试验研究[D]. 李汉坤.安徽理工大学 2018
[3]寺家庄矿孤岛工作面沿空掘巷围岩控制技术研究[D]. 白宇.中国矿业大学 2017
[4]层状复合岩石试样力学特性单轴压缩试验与颗粒流模拟研究[D]. 殷鹏飞.中国矿业大学 2016
[5]沿空留巷顶板预裂爆破机理研究[D]. 贺纯纯.中国矿业大学 2016
[6]底板穿层钻孔预裂爆破煤层增透模拟试验研究[D]. 王明重.安徽理工大学 2015
[7]深孔预裂爆破煤层增透相似模拟实验研究[D]. 陈磊.安徽理工大学 2014
[8]韩王矿近距离厚煤层充填开采对井筒影响研究[D]. 陈广帅.河南理工大学 2014
[9]石窑店煤矿浅埋煤层初采期顶板致灾机理及控制研究[D]. 张亮.煤炭科学研究总院 2014
本文编号：3607664
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