寺河矿大采高长工作面矿压显现规律研究

发布时间：2017-06-15 01:09

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【摘要】：随着增加工作面长度成为矿井高产高效集中生产的又一主要技术方向,我国许多矿区都尝试增加工作面的长度。目前晋煤集团寺河煤矿工作面长度增加到300m,随着工作面长度的增加,超长工作面的矿压显现规律及上覆岩层运移规律的研究成为一个亟待解决的问题。 本文以寺河煤矿东四盘区4301首采综采工作面为工程背景,采用现场矿压监测、理论分析、相似材料模拟、数值模拟相结合的手段,对寺河煤矿大采高、大埋深条件下300m工作面矿压显现规律、上覆岩层结构及运动特征进行了研究。 通过现场监测对工作面矿压显现规律进行分析,结果表明,寺河矿工作面长度增加至300m后,工作面来压步距比以往225m工作面短,且来压强度也比较缓和,以及发现300m工作面超前影响范围增大,滞后矿压明显;支架工作阻力主要分布在6000~9000KN之间,以及工作面沿倾向方向顶板压力呈中间大、两端小,且机尾大于机头的特点。 通过“关键层理论”分析、相似模拟、数值模拟的方法对顶板结构进行分析,分析结果表明,工作面长度增加后,顶板冒落高度也随着增加,煤层顶板7.1m中粒砂岩层及其控制岩层进入垮落带范围,即煤层顶板上方22.93m高度范围为垮落带,从垮落带往上64.45m高度范围为裂隙带,裂隙带上方则进入弯曲下沉带范围。
【关键词】：大采高 矿压显现规律 上覆岩层 相似模拟 数值模拟
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TD323
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1. 绪论10-20
• 1.1 课题的研究背景和意义10
• 1.2 国内外研究现状10-17
• 1.2.1 国外大采高综采研究现状10-12
• 1.2.2 国内大采高综采研究现状12-13
• 1.2.3 大采高综采工作面矿压研究现状13-15
• 1.2.4 大采高综采工作面上覆岩层移动规律研究现状15-17
• 1.3 研究内容、方法及技术路线17-20
• 1.3.1 问题的提出17
• 1.3.2 研究内容和方法17-18
• 1.3.3 研究技术路线18-20
• 2. 寺河矿大采高超长工作面矿山压力现场观测20-60
• 2.1 矿井概述20-26
• 2.1.1 寺河矿概况20
• 2.1.2 4301 工作面开采技术条件20-26
• 2.2 大采高超长工作面矿压观测方案26-30
• 2.2.1 工作面矿压观测方案26
• 2.2.2 工作面巷道矿压现场观测方案26-29
• 2.2.3 工作面地表移动观测方案29-30
• 2.3 大采高超长工作面矿压规律分析30-55
• 2.3.1 工作面初次垮落特征分析30-32
• 2.3.2 工作面周期来压特征分析32-35
• 2.3.3 支架阻力观测分析35-50
• 2.3.4 工作面矿压影响分析50-52
• 2.3.5 工作面支承压力分布52-54
• 2.3.6 工作面地表下沉规律分析54-55
• 2.4 工作面长度增加对矿压的影响55-57
• 2.4.1 与225m 工作面来压特征比较55-57
• 2.4.2 工作面长度对支架工作阻力的影响57
• 2.5 本章小结57-60
• 3 大采高超长工作面顶板结构分析60-70
• 3.1 关键层理论基础60
• 3.2 关键层分析60-65
• 3.2.1 上覆岩层特征60-62
• 3.2.2 “关键层”的判别62-65
• 3.3 顶板三带分析65-68
• 3.3.1 垮落带高度的确定65-67
• 3.3.2 断裂带高度的确定67-68
• 3.4 关键层对矿压的影响68-69
• 3.5 本章小结69-70
• 4 大采高超长工作面顶板垮落规律的相似模拟试验70-84
• 4.1 相似模拟理论70-71
• 4.2 实验模型设计71-75
• 4.2.1 模拟参数计算71-73
• 4.2.2 模型加载73-75
• 4.2.3 模型开采设计75
• 4.3 试验结果分析75-81
• 4.3.1 试验过程75-78
• 4.3.2 模型顶板垮落特征分析78-80
• 4.3.3 模型顶板位移特征分析80-81
• 4.4 本章小结81-84
• 5 大采高超长工作面顶板运动规律的数值模拟研究84-96
• 5.1 UDEC 数值模拟概述84
• 5.2 模型的建立84-86
• 5.2.1 物理模型的建立方案84-85
• 5.2.2 边界条件85
• 5.2.3 力学参数85-86
• 5.3 数值模拟结果分析86-90
• 5.3.1 主关键层垮落规律分析86-88
• 5.3.2 顶板三带分析88-90
• 5.4 覆岩运动特征分析90-93
• 5.4.1 工作面直接顶结构特征90
• 5.4.2 顶板结构特征90-91
• 5.4.3 覆岩运动特征91-93
• 5.5 冒落带高度随工作面长度变化分析93-95
• 5.5.1 根据普氏平衡拱理论对冒落高度的计算93
• 5.5.2 不同工作面长度条件下顶板冒落高度数值模拟研究93-95
• 5.6 本章小结95-96
• 6 主要结论与研究展望96-98
• 6.1 主要结论96-97
• 6.2 研究展望97-98
• 参考文献98-102
• 作者简历102-103
• 学位论文数据集103

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 夏艳华;;大采高长工作面地表移动变形规律研究[J];煤炭科学技术;2012年11期

2 徐国华;张金山;马猛;吴国良;;公乌素矿1604工作面覆岩关键层的判定及分析[J];山西焦煤科技;2013年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 任前程;深井大采高综放工作面矿压特征研究[D];安徽理工大学;2012年

2 刘艳辉;大采高综采和综放工作面矿压显现特征的对比研究[D];河南理工大学;2012年

3 陈兴隆;吕沟煤矿薄煤层炮采工作面矿压显现规律研究[D];河南理工大学;2012年

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本文编号：451041