特厚煤层综放面区段煤柱宽度及稳定性研究

发布时间：2023-03-24 02:58

　　研究特厚煤层综放面区段煤柱留设的宽度及其稳定性,对于维持回采巷道的完整性,增加煤炭资源回收率,保障工作面安全高效生产,具有重要意义。论文紧密围绕坚硬顶板特厚煤层综放面区段煤柱留设宽度及其稳定性的问题,以宽沟煤矿W1123工作面为研究背景,综合应用现场工程调研、理论分析、物理相似模拟实验、数值计算与现场监测等探究方法,开展坚硬顶板特厚煤层条件下区段煤柱留设合宽度及其稳定性的研究,取得了如下成果。通过深入细致分析区段煤柱留设的相关理论,建立了区段煤柱的力学模型,得出了煤柱的屈服区宽度为6.6m,根据煤柱的尺寸效应以及极限平衡理论,得到了区段煤柱的合理尺寸范围。构建了物理模型实验,揭示了区段上行开采综放面覆岩运移规律,以及不同宽度煤柱条件下,煤柱的稳定性特征与覆岩的失稳破坏情况,得出了不同宽度煤柱的微震事件数和能量-频次特征,为研究工作面留设合理的区段煤柱进一步奠定了基础。采用数值计算的方法剖析了不同煤柱宽度条件下煤柱内部的变形破坏特征以及应力、能量的演化规律,当煤柱宽度为8.0-10.0m时,在受到工作面采动影响下,煤柱内部应力较高,塑性区出现了联通现象,煤岩体的变形损伤逐步加剧;当煤柱宽...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 论文选题背景和意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 选题意义
    1.2 国内外的研究现状
        1.2.1 综放面顶板破断规律研究
        1.2.2 煤柱载荷与强度研究
        1.2.3 煤柱留设宽度及其煤柱稳定性研究
    1.3 论文研究的主要内容与目标
        1.3.1 主要内容
        1.3.2 研究目标
    1.4 论文采取的研究方案与技术路线
        1.4.1 研究方案
        1.4.2 技术路线
2 综放面区段煤柱留设理论分析
    2.1 宽沟煤矿地质条件
        2.1.1 地理位置
        2.1.2 地质构造与煤层赋存特征
        2.1.3 W1123 工作面概况
    2.2 区段煤柱留设理论分析概述
        2.2.1 区段煤柱护巷的基本方式
        2.2.2 区段煤柱留设合理尺寸的基本因素
        2.2.3 煤柱留设的研究方法
    2.3 区段煤柱的应力分布特征
    2.4 区段煤柱合理宽度理论分析
        2.4.1 力学模型的建立
        2.4.2 煤柱合理宽度理论计算
    2.5 本章小结
3 特厚煤层区段煤柱稳定性物理模型实验
    3.1 物理相似模拟实验设计
        3.1.1 实验原理及模型相似条件
        3.1.2 物理相似模型及实验方案设计
        3.1.3 物理相似模型构建
    3.2 区段上行开采综放面覆岩运移规律分析
        3.2.1 B4-1 煤层工作面覆岩垂直位移分析
        3.2.2 B2 煤层工作面覆岩垂直位移分析
    3.3 煤柱及覆岩的失稳破坏特征
    3.4 煤柱微震监测结果分析
        3.4.1 SOS微震监测系统简介
        3.4.2 实验结果分析
    3.5 本章小结
4 特厚煤层区段煤柱应力变形规律
    4.1 数值计算模型设计
        4.1.1 物理力学参数确定
        4.1.2 建立数值计算模型
        4.1.3 数值计算方案
    4.2 数值计算结果分析
        4.2.1 煤柱内部垂直应力分布特征分析
        4.2.2 煤柱内部塑性区演变规律分析
        4.2.3 煤柱内部能量分布特征分析
    4.3 区段煤柱合理宽度
    4.4 本章小结
5 现场工程应用
    5.1 煤柱内部裂隙探测
        5.1.1 监测方案布置
        5.1.2 煤柱钻孔窥视结果分析
    5.2 煤柱松动范围探测
        5.2.1 监测方案布置
        5.2.2 煤柱内部探测数据分析
    5.3 工作面矿压演化规律
        5.3.1 巷道表面位移监测
        5.3.2 工作面超前支承压力分布特征
    5.4 煤柱稳定性综合分析
    5.5 本章小结
6 结论
致谢
参考文献
附录



本文编号：3769304