大倾角特厚煤层倾斜分段综放面矿压显现规律研究

发布时间：2017-09-07 06:00

  本文关键词：大倾角特厚煤层倾斜分段综放面矿压显现规律研究

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【摘要】：大倾角煤层采用走向长壁开采时,顶板冒落矸石沿工作面倾斜方向的不均匀充填和约束作用使得围岩变形、垮落具有明显的不对称性和时序性,矿压显现规律有其特殊性和复杂性。华能华亭煤业集团东峡煤矿37220区段具有倾角大(55°~74°)、厚度大(19.6m)及煤层结构复杂等特点,采用倾斜分段走向长壁综采放顶煤采煤法。因此,掌握大倾角特厚煤层倾斜分段走向长壁综放面的矿压显现规律,对提高资源回收率,增加矿井经济效益,实现矿井安全生产,具有较大的实际意义。本文综合运用理论分析、相似模拟实验、数值模拟和现场观测等研究手段,对大倾角特厚煤层倾斜分段走向长壁综放面的矿压显现规律进行了研究。研究表明:(1)倾斜上分段37220-1工作面平均周期来压步距大于倾斜下分段37220-2工作面;37220-2工作面平均支架载荷大于37220-1工作面,37220-2工作面矿压显现较为强烈。(2)37220-1工作面支架载荷呈现出下部最大,中部次之,上部最小的分区特征,而37220-2工作面支架载荷呈现出中部最大、上部次之、下部最小的分区特征。支架前立柱载荷高于后立柱载荷,两柱掩护式架型优于四柱支撑掩护式架型。(3)37220-1工作面支承压力上部最小,中部较大,下部最大;而37220-2工作面支承压力下部最小,上部较大,中部最大。37220-1工作面超前支承压力峰值、影响范围及平均应力集中系数均大于37220-2工作面。(4)工作面采用“水平—圆弧—倾斜”布置时,圆弧段和倾斜直线段两侧的煤岩体应力分布和塑性区分布具有非对称性。(5)大倾角特厚煤层采用倾斜分段开采时,回采倾斜下分段时,倾斜上分段采空区的冒落煤矸可及时充填至倾斜下分段采空区,有利于倾斜下分段工作面顶板管理。现场实践表明,理论分析和实验研究符合现场实际,取得了良好技术经济效益。对类似条件下大倾角特厚煤层的安全高效开采具有一定的借鉴意义。
【关键词】：大倾角煤层 倾斜分段 走向长壁 综放工作面 矿压显现规律
【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】：TD323
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 问题的提出8-9
• 1.2 研究目的及意义9
• 1.3 国内外研究现状9-13
• 1.3.1 大倾角煤层开采国内外研究现状9-11
• 1.3.2 大倾角煤层矿压显现规律国内外研究动态11-13
• 1.4 论文研究的内容及技术路线13-15
• 1.4.1 论文研究内容13
• 1.4.2 研究技术路线13-15
• 2 大倾角特厚煤层倾斜分段综放开采损伤力学分析15-21
• 2.1 工作面地质条件和回采工艺15-18
• 2.1.1 工作面地质条件15-17
• 2.1.2 回采工艺17-18
• 2.2 大倾角特厚煤层顶煤损伤力学分析18-20
• 2.2.1 顶煤损伤破坏分析18
• 2.2.2 顶煤损伤主轴确定18-19
• 2.2.3 工作面支架载荷分析19-20
• 2.2.4 主要结果20
• 2.3 本章小结20-21
• 3 大倾角特厚煤层倾斜分段综放开采相似模拟实验研究21-39
• 3.1 相似模拟实验设计21-26
• 3.1.1 实验目的21
• 3.1.2 实验模型设计21-23
• 3.1.3 实验方法设计23-26
• 3.2 走向模拟实验26-32
• 3.2.1 沿走向上覆岩层垮落特征26-30
• 3.2.2 沿走向支架载荷特征30-31
• 3.2.3 沿走向支承压力分布特征31-32
• 3.3 倾向模拟实验32-38
• 3.3.1 沿倾向上覆岩层垮落特征32-35
• 3.3.2 沿倾向支架载荷特征35-37
• 3.3.3 沿倾向覆岩位移特征37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 4 大倾角特厚煤层倾斜分段综放开采数值模拟研究39-50
• 4.1 数值计算方法介绍39
• 4.2 数值计算模型建立39-41
• 4.2.1 几何模型确定39-40
• 4.2.2 计算参数40-41
• 4.3 煤层应力场和破坏区分布特征41-43
• 4.3.1 煤层应力场分布特征41-42
• 4.3.2 煤层破坏区分布特征42-43
• 4.4 围岩应力场和破坏区分布特征43-49
• 4.4.1 沿走向围岩应力场分布特征43-44
• 4.4.2 沿走向围岩破坏区分布特征44-45
• 4.4.3 沿倾向围岩应力场分布特征45-46
• 4.4.4 沿倾向围岩破坏区分布特征46-48
• 4.4.5 支承压力分布特征48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 5 大倾角特厚煤层倾斜分段综放开采矿压观测与分析50-60
• 5.1 工作面矿压观测方案50-51
• 5.1.1 观测目的50
• 5.1.2 观测内容50
• 5.1.3 测站布置50-51
• 5.1.4 矿压监测系统51
• 5.2 工作面矿压显现特征51-57
• 5.2.1 支架载荷特征52-53
• 5.2.2 侧护板载荷特征53-55
• 5.2.3 底调机构载荷特征55-56
• 5.2.4 前后立柱载荷特征56-57
• 5.3 回采巷道变形特征57-59
• 5.4 本章小结59-60
• 6 结论60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-66
• 附录66

【参考文献】

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本文编号：807803