残煤综放回采巷道矿山压力显现规律研究

发布时间：2017-08-09 08:28

  本文关键词：残煤综放回采巷道矿山压力显现规律研究

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【摘要】：近年来,山西省全面整顿和规范矿产资源开发秩序,对原众多小煤矿进行重组整合,改变了长期形成的落后、粗放的生产方式,建成一批机械化程度高、生产规模大的现代化矿井,但必须指出的是整合后的众多矿井面临着原小煤矿采用低回收率的旧式采煤法开采后形成的复采残煤区,复采区资源回收率不足30%,遗留下大量煤炭资源,其中不乏无烟煤、焦煤等稀缺优质煤回收这部分煤炭资源,既可以促进资源的充分开发与合理利用,实现资源高效开发利用要求,也是煤矿企业保持自身长期发展的要求。本文以晋煤集团圣华煤业3号煤层1301残煤复采工作面作为工程背景,在对圣华煤业复采区开采技术资料和残采工作面前期及回采过程中揭露情况充分研究基础上,总结了残煤赋存结构。采用现场矿压观测、理论分析、数值模拟对1301复采综放工作面回采过程中回采巷道围岩变形规律及围岩控制技术进行研究,主要研究内容和结论如下:(1)通过现场实测,实体煤状态下煤柱塑性区为6m,煤体在空巷附近情况下煤柱塑性区增大到10m~12.9m。空巷的存在使顺槽顶底板和两帮移近量及移近速率增加。工作面超前支承压力范围为26m~38m,为巷道超前支护提供了合理的建议。(2)采用相似模拟实验和数值模拟研究发现,当工作面和空巷煤柱达到失稳宽度时,基本顶在超前空巷一定位置处发生断裂,形成基本顶超前断裂现象。(3)在基本顶超前断裂情况下,根据单体柱和回采巷道围岩相互作用关系,得到回采巷道超前单体柱额定工作阻力为250kN,棚间距为0.33m能有效控制回采巷道顶板变形量。(4)采用FLAC3D软件,模拟复采工作面工作面初次来压过程中回采巷道超前单体柱工作阻力变化情况和回采巷道围岩变形情况,验证了单体柱采用额定工作阻力为250kN,棚间距为0.33m,能满足回采巷道支护要求。
【关键词】：综放 残采工作面 回采巷道 数值模拟 围岩控制
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD353
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意义11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 复采研究现状11-12
• 1.2.2 顶板上覆岩层活动规律12-15
• 1.2.3 煤柱研究现状15-16
• 1.2.4 巷道支护研究现状16-17
• 1.2.5 存在的问题17
• 1.3 主要研究内容与研究方法17-18
• 1.4 技术路线18-20
• 第二章 复采区残煤资源现状分析20-30
• 2.1 矿井概况及煤层赋存条件20-23
• 2.1.1 交通位置及矿井规模20
• 2.1.2 3号煤层及其顶板力学性质及其参数的确定20-22
• 2.1.3 其他赋存条件22-23
• 2.2 圣华煤业旧采区赋存现状23-25
• 2.2.1 旧采区煤层赋存现状23-24
• 2.2.2 旧采区采煤方法24-25
• 2.3 旧采区残煤赋存结构分析25
• 2.4 1301复采工作面概况25-30
• 2.4.1 工作面概况25-26
• 2.4.2 掘进中空巷揭露情况26-27
• 2.4.3 回采中空巷揭露情况27-30
• 第三章 回采巷道矿压观测30-40
• 3.1 矿压观测内容及观测方案30-32
• 3.2 矿压观测结果及分析32-39
• 3.2.1 煤柱应力监测结果及分析32-34
• 3.2.2 顺槽围岩变形量监测及分析34-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第四章 回采过程中巷道稳定性分析40-62
• 4.1 煤柱塑性区及应力分析40-49
• 4.1.1 单一空巷塑性区40-42
• 4.1.2 工作面前方塑性区42-46
• 4.1.3 煤柱应力分布46-49
• 4.2 工作面过空巷顶板破断规律研究49-54
• 4.2.1 实验条件与设备49-50
• 4.2.2 工作面过空巷顶板特殊破断特征50-52
• 4.2.3 超前断裂机理分析52-54
• 4.3 基本顶超前断裂对顺槽的影响及支护阻力的计算54-61
• 4.3.1 基本顶超前断裂对顺槽支护的影响54-55
• 4.3.2 基本顶来压步距计算55-57
• 4.3.3 顺槽超前单体柱支护阻力的确定57-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 复采过程中顺槽支护-围岩稳定性数值模拟62-70
• 5.1 模型的建立62-64
• 5.2 模拟结果及分析64-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第六章 结论与展望70-72
• 6.1 结论70
• 6.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文78

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本文编号：644350