哈拉沟煤矿浅埋煤层群开采末采阶段过煤柱动压效应
发布时间：2021-06-24 07:50
我国榆神府矿区赋存着大量的浅埋煤层,埋藏浅、基岩薄、上覆厚松散层是其典型的赋存特征,目前大多数矿井已进入下煤层开采阶段。实践表明,煤层群开采遗留的煤柱的集中应力,严重影响矿井安全高效生产。本文以哈拉沟煤矿12101工作面为工程背景,对浅埋近距离下煤层开采末采阶段过上部集中煤柱的覆岩垮落特征、裂隙演化规律及底板支承压力特征进行研究。基于12101工作面现场矿压规律实测,并结合榆神府矿区6个工作面过煤柱开采的实例统计,分析了不同工作面过煤柱时的矿压显现规律。研究表明,当工作面过辅回撤巷道时,上部煤柱整体随亚关键层破断下沉,导致工作面出现强来压。基于物理模拟得出,工作面在进煤柱和过煤柱阶段,矿压显现不明显;出煤柱阶段,亚关键层沿着空巷底板裂缝处发生破断,煤柱整体失稳破断下沉,导致出现强矿压显现。通过FLAC3D数值模拟得出,进煤柱、过煤柱和出煤柱时的超前支承压力峰值分别为12.7MPa、14.5MPa和20.9MPa;工作面过煤柱时超前支承压力从上部煤柱转移至下工作面,出空巷时应力峰值达到最大;塑性区分析表明,上下煤层基岩中出现贯通型剪切破坏,下煤层工作面顶板呈切落式破断,出煤柱阶段工作面来...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
2101工作面与上覆煤柱巷道布置关系
西安科技大学硕士学位论文18图3.1模型层位分布表3.1相似模拟材料配比耗材(kg/cm)序号岩层名称原型厚度(m)累计厚度(m)模型厚度(cm)配比号河沙石膏大白粉粉煤灰1流沙9.74125189288.640.190.772红土1.610749198.640.0960.863细砂岩5.06103108378.530.320.754粉砂岩5.293108468.530.430.645中砂岩4.428398558.530.530.536粗砂岩6.2374128378.640.2880.6727细砂岩4.086288378.530.320.758泥岩1.855449378.640.290.6710粉砂岩10.250208468.530.430.6411泥岩1.33039378.640.290.67121-2上煤1.6327420:20:1:53.390.170.853.3913泥岩1.332339378.640.290.6714细砂岩3.612088378.530.320.7515泥岩2.11249378.640.290.6716细砂岩2848378.530.320.75171-2煤1.74420:20:1:53.390.170.853.391-2上煤1-2煤
3过煤柱开采覆岩垮落规律与动压机理物理模拟19将称量配比好的河沙、石膏、大白粉和粉煤灰加水搅拌后均匀装入模型架，然后夯实，在每层岩层表面用小刀划出宽为10cm，深为0.5cm的划痕用来模拟节理，并在每层岩层表面均匀铺洒一层云母用来模拟岩层的层理。在装填模型前，先将压力传感器铺设在底板，待模型风干后布置位移监测点，装填后的模型如图3.2所示。图3.2模型全景3.1.3实验方法及过程（1）实验方法首先，测量地表位移变化值，在模型表面自下而上布置七排测线（A~G），每排29个测点，每个点间隔10cm，第一排测点距1-2煤上方10cm，第二排测点距第一排测点10cm，第三排测点距1-2上煤下方10cm，第四排测点距第三排测点10cm，剩下三排每排间距20cm依次布置；然后通过模拟支架测量顶板应力；最后通过压力传感器测量煤层底板压力大校（2）实验过程将模型放置1周左右，等到模型自然风干后，按照实验设计，先开采1-2上煤，再开采1-2煤。开采1-2上煤时，为了减小边界效应对开采的影响，在模型右侧留设20cm的保护煤柱，每次开采2m，完成30个开采循环，工作面共推进60m；开采1-2煤时，为了减小边界效应及上层边界煤柱的影响，在模型右侧留设30cm的保护煤柱，每次开采2m，完成60个开采循环，共开挖120m。3.2煤层开采覆岩垮落规律及结构特征3.2.11-2上煤开采覆岩垮落规律及结构特征
【参考文献】：
期刊论文
[1]大采高工作面过空巷群顶板破断及矿压规律研究[J]. 周海丰,黄庆享. 煤炭科学技术. 2020(02)
[2]浅埋薄基岩大采高工作面顶板破断特征和来压规律[J]. 黄庆享,贺雁鹏,李锋,王碧清,李军,苗彦平. 西安科技大学学报. 2019(05)
[3]浅埋煤层大采高工作面支架合理初撑力确定[J]. 黄庆享,徐璟,杜君武. 采矿与安全工程学报. 2019(03)
[4]浅埋近距离煤层群分类及其采场支护阻力确定[J]. 黄庆享,曹健,贺雁鹏,王碧清,苗彦平,李军. 采矿与安全工程学报. 2018(06)
[5]浅埋煤层群大采高采场初次来压顶板结构及支架载荷研究[J]. 黄庆享,黄克军,赵萌烨. 采矿与安全工程学报. 2018(05)
[6]浅埋极近距采空区下工作面顶板结构及支架载荷分析[J]. 黄庆享,曹健,贺雁鹏. 岩石力学与工程学报. 2018(S1)
[7]浅埋煤层群开采的区段煤柱应力与地表裂缝耦合控制研究[J]. 黄庆享,杜君武. 煤炭学报. 2018(03)
[8]榆家梁煤矿多煤层开采矿压显现规律研究[J]. 黄庆享,贺雁鹏,周海丰. 西安科技大学学报. 2017(01)
[9]浅埋煤层大采高工作面矿压规律及顶板结构研究[J]. 黄庆享,周金龙. 煤炭学报. 2016(S2)
[10]近距离煤层出上层煤柱期间工作面底鼓压架原因及处理技术[J]. 李行能,高奎英. 陕西煤炭. 2016(S1)
博士论文
[1]浅埋近距离煤层出煤柱开采压架机理及防治研究[D]. 鞠金峰.中国矿业大学 2013
[2]采场底板应力传播规律及其对底板巷道稳定性影响研究[D]. 张华磊.中国矿业大学 2011
[3]浅埋近距离煤层重复采动关键层结构失稳机理研究[D]. 朱卫兵.中国矿业大学 2010
[4]极近距离煤层开采围岩控制理论及技术研究[D]. 张百胜.太原理工大学 2008
硕士论文
[1]山地浅埋近距离煤层群顶板结构与岩层控制研究[D]. 郑磊.山东科技大学 2011
本文编号：3246698
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
2101工作面与上覆煤柱巷道布置关系
西安科技大学硕士学位论文18图3.1模型层位分布表3.1相似模拟材料配比耗材(kg/cm)序号岩层名称原型厚度(m)累计厚度(m)模型厚度(cm)配比号河沙石膏大白粉粉煤灰1流沙9.74125189288.640.190.772红土1.610749198.640.0960.863细砂岩5.06103108378.530.320.754粉砂岩5.293108468.530.430.645中砂岩4.428398558.530.530.536粗砂岩6.2374128378.640.2880.6727细砂岩4.086288378.530.320.758泥岩1.855449378.640.290.6710粉砂岩10.250208468.530.430.6411泥岩1.33039378.640.290.67121-2上煤1.6327420:20:1:53.390.170.853.3913泥岩1.332339378.640.290.6714细砂岩3.612088378.530.320.7515泥岩2.11249378.640.290.6716细砂岩2848378.530.320.75171-2煤1.74420:20:1:53.390.170.853.391-2上煤1-2煤
3过煤柱开采覆岩垮落规律与动压机理物理模拟19将称量配比好的河沙、石膏、大白粉和粉煤灰加水搅拌后均匀装入模型架，然后夯实，在每层岩层表面用小刀划出宽为10cm，深为0.5cm的划痕用来模拟节理，并在每层岩层表面均匀铺洒一层云母用来模拟岩层的层理。在装填模型前，先将压力传感器铺设在底板，待模型风干后布置位移监测点，装填后的模型如图3.2所示。图3.2模型全景3.1.3实验方法及过程（1）实验方法首先，测量地表位移变化值，在模型表面自下而上布置七排测线（A~G），每排29个测点，每个点间隔10cm，第一排测点距1-2煤上方10cm，第二排测点距第一排测点10cm，第三排测点距1-2上煤下方10cm，第四排测点距第三排测点10cm，剩下三排每排间距20cm依次布置；然后通过模拟支架测量顶板应力；最后通过压力传感器测量煤层底板压力大校（2）实验过程将模型放置1周左右，等到模型自然风干后，按照实验设计，先开采1-2上煤，再开采1-2煤。开采1-2上煤时，为了减小边界效应对开采的影响，在模型右侧留设20cm的保护煤柱，每次开采2m，完成30个开采循环，工作面共推进60m；开采1-2煤时，为了减小边界效应及上层边界煤柱的影响，在模型右侧留设30cm的保护煤柱，每次开采2m，完成60个开采循环，共开挖120m。3.2煤层开采覆岩垮落规律及结构特征3.2.11-2上煤开采覆岩垮落规律及结构特征
【参考文献】：
期刊论文
[1]大采高工作面过空巷群顶板破断及矿压规律研究[J]. 周海丰,黄庆享. 煤炭科学技术. 2020(02)
[2]浅埋薄基岩大采高工作面顶板破断特征和来压规律[J]. 黄庆享,贺雁鹏,李锋,王碧清,李军,苗彦平. 西安科技大学学报. 2019(05)
[3]浅埋煤层大采高工作面支架合理初撑力确定[J]. 黄庆享,徐璟,杜君武. 采矿与安全工程学报. 2019(03)
[4]浅埋近距离煤层群分类及其采场支护阻力确定[J]. 黄庆享,曹健,贺雁鹏,王碧清,苗彦平,李军. 采矿与安全工程学报. 2018(06)
[5]浅埋煤层群大采高采场初次来压顶板结构及支架载荷研究[J]. 黄庆享,黄克军,赵萌烨. 采矿与安全工程学报. 2018(05)
[6]浅埋极近距采空区下工作面顶板结构及支架载荷分析[J]. 黄庆享,曹健,贺雁鹏. 岩石力学与工程学报. 2018(S1)
[7]浅埋煤层群开采的区段煤柱应力与地表裂缝耦合控制研究[J]. 黄庆享,杜君武. 煤炭学报. 2018(03)
[8]榆家梁煤矿多煤层开采矿压显现规律研究[J]. 黄庆享,贺雁鹏,周海丰. 西安科技大学学报. 2017(01)
[9]浅埋煤层大采高工作面矿压规律及顶板结构研究[J]. 黄庆享,周金龙. 煤炭学报. 2016(S2)
[10]近距离煤层出上层煤柱期间工作面底鼓压架原因及处理技术[J]. 李行能,高奎英. 陕西煤炭. 2016(S1)
博士论文
[1]浅埋近距离煤层出煤柱开采压架机理及防治研究[D]. 鞠金峰.中国矿业大学 2013
[2]采场底板应力传播规律及其对底板巷道稳定性影响研究[D]. 张华磊.中国矿业大学 2011
[3]浅埋近距离煤层重复采动关键层结构失稳机理研究[D]. 朱卫兵.中国矿业大学 2010
[4]极近距离煤层开采围岩控制理论及技术研究[D]. 张百胜.太原理工大学 2008
硕士论文
[1]山地浅埋近距离煤层群顶板结构与岩层控制研究[D]. 郑磊.山东科技大学 2011
本文编号：3246698
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