浅埋煤层大采高工作面顶板结构及支护阻力分析

发布时间：2017-08-16 05:13

  本文关键词：浅埋煤层大采高工作面顶板结构及支护阻力分析

  更多相关文章： 浅埋煤层 大采高 等效直接顶 顶板结构 工作阻力

【摘要】：神东煤田普遍赋存厚煤层,广泛采用大采高开采技术。大采高工作面矿压显现随着采高的增大而更加强烈,支架工作阻力和支护成本不断提高。在煤炭市场低迷的背景下,确定合理的支架工作阻力,降低支护成本,成为亟待解决的重要课题。研究浅埋煤层大采高工作面的顶板结构及其稳定性,揭示来压机理,确定合理的支架阻力,具有重要的理论和实践意义。本文通过对神东6个浅埋煤层大采高工作面支架工作阻力实测分析,揭示了大采高工作面支架工作阻力的变化规律和影响因素。研究表明,在工作面赋存条件相近的情况下,支架工作阻力随着初撑力的增大而增大,初撑力与工作阻力的比值在0.65~0.74之间。同时得出,支架工作阻力随等效直接顶厚度与采高比值的增大而增大。通过物理模拟和数值计算得出,等效直接顶厚度和采高比值影响着采空区的充填程度,而充填程度决定老顶的结构形态,从而影响支架工作阻力的大小。当采空区充分充填时,老顶由于回转空间小而形成稳定的“高位砌体梁”结构;当采空区一般充填时,老顶由于回转空间大而形成“高位台阶岩梁”结构。根据浅埋煤层大采高采场采空区的充填程度,分别建立了浅埋煤层大采高工作面的“高位短砌体梁”和“高位台阶岩梁”结构模型,给出了支架工作阻力的计算方法和老顶结构判定指标,同时分析了采高、等效直接顶厚度、老顶关键层厚度及老顶关键层长度对支架工作阻力的影响,并通过工程实例进行了验证。
【关键词】：浅埋煤层 大采高 等效直接顶 顶板结构 工作阻力
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD327.2
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-14
• 1.1 选题背景及研究意义7-8
• 1.1.1 选题背景7
• 1.1.2 选题意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-13
• 1.2.1 国外研究现状8-9
• 1.2.2 国内研究现状9-13
• 1.3 研究内容及技术路线13-14
• 1.3.1 研究内容13
• 1.3.2 技术路线13-14
• 2 浅埋煤层大采高工作面支架工作阻力实测分析14-34
• 2.1 浅埋煤层 5m采高工作面14-19
• 2.1.1 万利一矿31301工作面 4.9m采高支架工作阻力分析14-16
• 2.1.2 哈拉沟煤矿22406工作面 5.2m采高支架工作阻力分析16-18
• 2.1.3 工作面支架阻力对比18-19
• 2.2 浅埋煤层 6m采高工作面19-24
• 2.2.1 张家峁煤矿15201工作面 6.2m采高支架工作阻力分析19-21
• 2.2.2 三道沟煤矿85201工作面 6.5m采高支架工作阻力分析21-23
• 2.2.3 工作面支架阻力对比23-24
• 2.3 浅埋煤层 7m采高工作面24-29
• 2.3.1 补连塔煤矿22303工作面 6.8m采高支架工作阻力分析24-26
• 2.3.2 大柳塔煤矿52303工作面 6.9m采高支架工作阻力分析26-28
• 2.3.3 工作面支架阻力对比28-29
• 2.4 大懫高工作面支架阻力分析29-32
• 2.4.1 支架初撑力与工作阻力关系31-32
• 2.4.2 工作阻力与直接顶厚度和采高比值的关系32
• 2.5 本章小结32-34
• 3 工作面顶板结构及支护阻力物理相似模拟34-49
• 3.1 实验目的34
• 3.2 实验原型地质概况34-35
• 3.3 物理相似模拟实验设计35-37
• 3.3.1 相似条件35-36
• 3.3.2 实验方案36-37
• 3.4 实验结果分析37-47
• 3.4.1 顶板来压规律37-42
• 3.4.2 顶板结构特征分析42-45
• 3.4.3 支架工作阻力分析45-47
• 3.5 本章小结47-49
• 4 浅埋煤层大采高工作面顶板结构数值模拟分析49-55
• 4.1 数值模拟概述49
• 4.2 算模型及力学参数49-51
• 4.3 数值模拟实验结果51-54
• 4.3.1 采高 4m数值模拟分析51-53
• 4.3.2 采高 7m数值模拟分析53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 5 浅埋煤层大采高工作面顶板结构分析及支护阻力确定55-70
• 5.1 浅埋煤层大采高顶板结构分析55-58
• 5.1.1 充分充填型58
• 5.1.2 一般充填型58
• 5.2 浅埋煤层大采高工作面支架工作阻力确定58-63
• 5.2.1 充分充填型关键层结构分析59-60
• 5.2.2 一般充填型关键层结构分析60-61
• 5.2.3 工作面支架工作阻力计算公式61-63
• 5.3 支架工作阻力工程实例计算63-64
• 5.4 浅埋煤层大采高顶板结构判定64-66
• 5.5 浅埋煤层大采高工作面支架工作阻力分析66-68
• 5.6 本章小结68-70
• 6 结论70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-75
• 附录75

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘辉;范志伟;冯文生;;浅埋煤层防灭火治理措施[J];能源与节能;2011年11期

2 计宏;余学义;;浅埋煤层沟壑区塌陷灾害形成机理分析研究[J];煤炭工程;2012年06期

3 黄庆享;浅埋煤层的矿压特征与浅埋煤层定义[J];岩石力学与工程学报;2002年08期

4 纪志云;;浅埋煤层开采界定指标取值特征分析[J];煤炭技术;2006年11期

5 董爱菊;张沛;杨花娥;杨渭清;;浅埋煤层厚沙土层采动卸荷破坏的“拱”状数学模型[J];河南师范大学学报(自然科学版);2007年01期

6 范宗乾;王振;方华;;含水沙层下浅埋煤层的安全开采技术[J];现代矿业;2014年01期

7 梅国栋;王云海;刘璐;;测氡法在探测浅埋煤层火源范围中的应用[J];煤炭科学技术;2007年10期

8 邵小平;史建君;石平五;;浅埋煤层上行开采可行性相似模拟实验研究[J];煤炭工程;2013年05期

9 柴敬;浅埋煤层开采的大比例立体模拟研究[J];煤炭学报;1998年04期

10 黄庆享,钱鸣高,石平五;浅埋煤层采场老顶周期来压的结构分析[J];煤炭学报;1999年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 柴敬;段书武;;厚风积沙浅埋煤层顶板灾害研究[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年

2 苗彦平;郭佐宁;黄永安;王碧清;;浅埋煤层合理支护阻力实测统计分析[A];安全高效矿井建设与开采技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2010)[C];2010年

3 刘国磊;樊克恭;肖同强;;山地浅埋煤层工作面支架合理工作阻力研究[A];第十二次全国岩石力学与工程学术大会会议论文摘要集[C];2012年

4 黄庆享;石平五;钱鸣高;;浅埋煤层长壁开采的矿压特征[A];面向国民经济可持续发展战略的岩石力学与岩石工程——中国岩石力学与工程学会第五次学术大会论文集[C];1998年

5 黄庆享;刘素花;张沛;黄克军;;浅埋煤层局部充填开采的地表移动规律模拟[A];安全高效矿井建设与开采技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2010)[C];2010年

6 郝君;白如红;王振华;何龙伟;;浅埋煤层综采工作面阻力分布规律研究[A];安全高效矿井安全保障技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集（2011）[C];2011年

7 侯彦威;高波;马炳镇;王鹏;张振勇;程思远;;浅埋煤层顶板富水区的直流电法探测技术[A];煤矿水害防治技术研究——陕西省煤炭学会学术年会论文集（2013）[C];2013年

8 杨治林;;初始后屈曲理论在浅埋煤层顶板稳定性分析中的应用[A];现代数学和力学(MMM-XI)：第十一届全国现代数学和力学学术会议论文集[C];2009年

9 黄庆享;;浅埋煤层长壁开采顶板结构及合理支护阻力研究[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年

10 李保仁;;浅埋煤层综采工作面深孔预裂爆破安全技术[A];安全高效矿井安全保障技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集（2011）[C];2011年

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 刘新杰;浅埋煤层采场上覆岩层运动分析及支架阻力研究[D];中国矿业大学(北京);2015年

2 张付涛;浅埋煤层间隔式空区下长壁综采覆岩移动规律研究[D];中国矿业大学;2016年

3 张沛;浅埋煤层长壁开采顶板动态结构研究[D];西安科技大学;2012年

4 范钢伟;浅埋煤层开采与脆弱生态保护相互响应机理与工程实践[D];中国矿业大学;2011年

5 李凤仪;浅埋煤层长壁开采矿压特点及其安全开采界限研究[D];辽宁工程技术大学;2007年

6 赵兵朝;浅埋煤层条件下基于概率积分法的保水开采识别模式研究[D];西安科技大学;2009年

7 张志强;沟谷地形对浅埋煤层工作面动载矿压的影响规律研究[D];中国矿业大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 史久林;近距离浅埋煤层房柱下开采动压机理研究[D];西安科技大学;2015年

2 唐朋飞;浅埋煤层大采高工作面顶板结构及其稳定性研究[D];西安科技大学;2015年

3 陈延涛;凉水井煤矿浅埋煤层综采工作面顶板运动及矿压显现规律研究[D];中国矿业大学;2016年

4 闫瑞龙;浅埋煤层综采工作面矿压显现规律研究[D];中国矿业大学;2016年

5 徐亚洲;浅埋煤层房式采空区下长壁工作面矿压显现与微震监测预报[D];西安科技大学;2016年

6 沈滨和;浅埋煤层大采高工作面顶板结构及支护阻力分析[D];西安科技大学;2016年

7 黄森林;浅埋煤层采动裂缝损害机理及控制方法研究[D];西安科技大学;2006年

8 刘文岗;浅埋煤层砂土层载荷传递机理研究[D];西安科技大学;2003年

9 谢大平;浅埋煤层长壁开采顶板结构稳定性分析[D];西安科技大学;2008年

10 任艳芳;浅埋煤层长壁开采覆岩结构特征研究[D];煤炭科学研究总院;2008年

，

本文编号：681589