下保护层开采上覆煤巷变形规律及其支护技术优化研究

发布时间：2017-08-22 21:42

  本文关键词：下保护层开采上覆煤巷变形规律及其支护技术优化研究

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【摘要】：针对下保护层开采过程中,上部煤层中回采巷道围岩稳定性控制问题,本文以山脚树矿为依托,对18#煤层下保护层工作面回采过程对布置在上覆15#煤层中煤巷的采动影响进行了研究,通过理论分析、数值模拟及现场监测,对上覆煤巷变形规律进行了深入而系统的研究;在此研究成果的基础上,对上覆煤巷的支护技术进行了优化研究,并进行了现场工程应用,取得了良好的效果。本文主要取得了以下研究成果:(1)对下保护层开采时上覆岩层变形规律进行了研究,详细分析了采动覆岩应力分布状态、移动变形特征及采动影响的时空关系,并建立了采动影响下的覆岩变形力学模型。(2)基于上述研究成果,结合山脚树矿的实际情况,对山脚树下保护层开采过程中的其上覆岩层移动变形规律进行了针对性的分析。计算得出了山脚树下保护层垮落带高度为5.69~6.09m,断裂带高度为29.05~41.31m,而被保护煤层位于断裂带的中上部,且上部煤层中的22155煤巷位于应力集中区。(3)采用数值分析软件FLAC3D对下保护层开采对上覆煤巷采动影响进行了数值模拟研究,在下保护层工作面的推进过程中,上覆煤巷的顶、底板会出现拉应力集中现象,巷道顶板以垮落冒顶为主,底板以底鼓为主,且距回采工作面越近,巷道顶板越易出现垮落破坏,而底板的底鼓程度则会有所减轻。(4)对下保护层工作面回采过程中影响区域内的巷道实际采动影响进行了现场监测与分析,监测结果分析表明:工作面回采带来的采动影响范围在55m以上,故上覆煤巷应预先从工作面前方60~75m范围内开始对巷道加固。(5)根据理论分析、数值模拟及现场监测与分析成果,针对矿山原有支护在实际应用过程中所存在的问题,对上覆煤巷的支护方式进行了优选,并重新进行了支护方案设计。优化后的支护技术和方案在矿山类似条件下的煤巷支护中进行了工程实际应用,并取得了良好的支护效果。
【关键词】：下保护层开采 采动影响数值模拟 支承压力 煤巷耦合支护
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD353
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究的背景及意义9-10
• 1.2 国内外相关技术研究现状10-13
• 1.3 论文的主要研究内容、方法和技术路线13-14
• 1.3.1 主要研究内容及方法13-14
• 1.3.2 技术路线14
• 1.4 本章小结14-15
• 第二章 下保护层开采上覆岩层变形规律15-23
• 2.1 下保护层开采上覆岩层变形理论分析15-19
• 2.1.1 采动覆岩应力分布及移动变形特征分析15-17
• 2.1.2 采动影响时空关系分析17-18
• 2.1.3 采动影响下的覆岩变形力学模型18-19
• 2.2 山脚树矿实例分析19-21
• 2.2.1 矿山概况及开采技术条件19-20
• 2.2.2 下保护层采动影响下覆岩变形特点分析20-21
• 2.3 本章小结21-23
• 第三章 下保护层开采对上覆煤巷采动影响数值模拟研究23-34
• 3.1 模拟计算方案23-24
• 3.2 数值计算模型的建立24-26
• 3.2.1 几何模型的建立24-25
• 3.2.2 本构模型及材料属性25
• 3.2.3 边界条件和初始条件25-26
• 3.3 计算结果及其分析26-33
• 3.3.1 上覆煤巷围岩应力场分布情况27-30
• 3.3.2 上覆煤巷围岩位移变化情况30-32
• 3.3.3 上覆煤巷变形特点分析32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 工作面采动影响现场监测与分析34-39
• 4.1 工作面支承压力分布一般规律34-35
• 4.2 现场监测方法及方案35-36
• 4.3 监测结果及分析36-38
• 4.4 本章小结38-39
• 第五章 上覆煤巷支护技术优化研究39-53
• 5.1 煤巷原有支护形式及存在的问题39-40
• 5.2 采动影响下上覆煤巷支护方式的优选40-42
• 5.2.1 煤巷围岩结构分析40
• 5.2.2 煤巷常用支护方式及其作用机理40-42
• 5.2.3 支护方式的优选42
• 5.3 支护方案优化设计42-51
• 5.3.1 主要支护参数的优化计算43-48
• 5.3.2 支护具体布置形式及方案48-50
• 5.3.3 耦合支护施工顺序设计50-51
• 5.4 本章小结51-53
• 第六章 现场工程应用研究53-62
• 6.1 工程应用现场情况介绍53-54
• 6.2 支护效果现场观测54-60
• 6.2.1 观测方法及方案54-55
• 6.2.2 顶板离层及围岩表面变形观测结果及分析55-60
• 6.3 支护效果评价60
• 6.4 本章小结60-62
• 第七章 结论与展望62-64
• 7.1 主要结论62-63
• 7.2 展望63-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目及发表的学术成果69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张士科;黄增慧;孙海建;杨百川;;基于遗传算法和人工神经网络的巷道支护研究[J];煤炭与化工;2016年01期

2 张王磊;熊祖强;王红岩;张耀辉;;下保护层开采条件下上覆巷道变形规律研究[J];煤炭科学技术;2014年05期

3 苏高峰;;煤矿上行开采影响因素分析[J];山东煤炭科技;2013年04期

4 廖学东;黄飞;何廷峻;;近距离煤层群上行开采相似材料模拟试验研究[J];煤炭科学技术;2013年02期

5 张宏伟;韩军;海立鑫;李明;乔鸿波;;近距煤层群上行开采技术研究[J];采矿与安全工程学报;2013年01期

6 王成;张农;李桂臣;许兴亮;钱德雨;张念超;;上行开采顶板不同区域巷道稳定性控制原理[J];中国矿业大学学报;2012年04期

7 张永青;王卫军;蒋熠;屈延嗣;罗立强;王宏宇;;深部复合顶板煤巷预应力桁架锚索梁支护技术[J];矿业工程研究;2011年04期

8 张勇;刘传安;张西斌;刘珂铭;张胜凯;赵光普;;煤层群上行开采对上覆煤层运移的影响[J];煤炭学报;2011年12期

9 王绍星;;工作面超前支架研制与应用分析[J];山西焦煤科技;2011年11期

10 杨德传;高明中;盛武;韩磊;;深部煤巷锚网索耦合支护应用研究[J];煤炭工程;2011年02期

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本文编号：721132