浅埋煤层沟谷下开采矿压规律及支架阻力研究
发布时间：2021-10-21 07:14
榆神北矿区浅埋煤层的地形地貌普遍呈现沟谷状,开采该地形下覆存的煤层时矿压规律不同于一般非沟谷区覆存的浅埋煤层,工作面矿压的显现异常的强烈,工作面液压支架极易出现“压死”现象,对工作面的安全生产造成一定的安全隐患。基于此,本文以隶属于中煤能源的南梁煤矿1-2煤工作面开采为工程研究背景,针对该矿沟谷地貌下浅埋煤层开采条件,运用理论分析、数值模拟、物理相似模拟和机器学习预测等研究方法,对沟谷地貌下浅埋煤层开采覆岩运动及支架阻力的选取进行了研究,主要研究成果如下:（1）通过理论分析,得出南梁1-2煤工作面开采初次来压步距为30.76m,周期来压步距为12.55m,工作面过较浅沟谷逆坡开采时来压步距为9.7m,支架阻力7208.75kN,过深沟谷逆坡段开采来压步距为8.7m,支架阻力7459.373kN,过非沟谷区开采支架阻力为7259.96kN,,过浅沟谷开采支架阻力为7459.43kN,过深沟谷开采支架阻力为8551.44kN,不同沟谷深度及顺、逆坡下开采工作面矿压规律亦不相同。（2）通过相似模拟和数值模拟可知,工作面逆坡开采扰动导致关键层回转,坡面发生拉伸破坏,裂隙发育至地表。工作面在过浅...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
2南梁1-2煤开采覆岩运动机理及来压特征研究17借助Python，采用牛顿迭代法（"Newtonsmethod）对上式进行求解，得出工作面过“浅沟谷”时破断步距L为9.73m，过“深沟谷”时破断步距L为8.76m。图2.4牛顿迭代法计算过程2.3南梁煤矿1-2煤支架工作阻力分析合理的确定1-2煤工作面支架工作阻力是控制顶板运动和来压的最主要的方法，据于此，分别建立南梁1-2煤过非沟谷区开采的力学和过沟谷地形时的力学模型进行支架阻力分析。2.3.1一般地形下开采支架阻力计算1.关键层力学模型南梁1-2煤在开采过非沟谷地形时关键块切落状态如2.5（a）图所示：简化成力学模型后，如图2.5（b）所示。hACBθWMN（a）工作面开采模型
西安科技大学硕士学位论文24图3.1模型图3.2.2相似条件确立实验模拟尺寸为3000×1600×200mm，几何相似条件：1100mlplal时间相似条件为：110mtlpaa应力相似常数为：156式中，—几何相似常数，=100，—体积力相似常数，=1.56。根据相似理论确定各分层的物理力学参数，并从相似材料配比表里选择合适的配比进行各岩层材料的配制。以河沙为主要材料，石膏和熟石灰为胶结物，模拟1-2煤岩层时，每一层之间铺设一层厚度约为3mm的云母片作为岩层之间的节理。模型铺设过程中，进行分层铺设，以减小整层铺设带来的尺寸效应。模型岩层的厚度及配比见表3.1所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅埋煤层沟谷下开采动载机理研究[J]. 张杰,龙晶晶,杨涛,王斌,周府伟. 采矿与安全工程学报. 2019(06)
[2]浅埋煤层群采场周期来压顶板结构及支架载荷[J]. 黄克军,黄庆享,王苏健,邓增社,赵萌烨. 煤炭学报. 2018(10)
[3]沟谷区域浅埋煤层开采三维地质建模及地表损害研究[J]. 赵杰,刘长友,李建伟,王文才. 采矿与安全工程学报. 2018(05)
[4]沟谷区域浅埋煤层采动矿压发生机理及控制研究[J]. 李建伟,刘长友,赵杰,王文才,卜庆为. 煤炭科学技术. 2018(09)
[5]液压支架顶梁可靠度近似计算方法[J]. 王雷,陆金桂,陈涌. 工矿自动化. 2018(07)
[6]采场顶板灾变机理及预警系统[J]. 秦兵文,谢福星. 煤矿安全. 2018(05)
[7]浅埋特厚煤层综放面支架合理工作阻力研究[J]. 黄鹏,肖猛,李俊孟,王奎,李猛. 采矿与安全工程学报. 2018(01)
[8]浅埋深大采高工作面矿压显现及支架适应性研究[J]. 张宏伟,周坤友,荣海,付兴,赵象卓. 煤炭科学技术. 2017(04)
[9]浅埋煤层开采顶板切落条件下支架动载效应[J]. 陈忠辉,张凌凡,杨登峰,江博文. 煤炭学报. 2017(02)
[10]近浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律研究[J]. 郭高川,杨永康,季春旭. 矿业安全与环保. 2016(01)
博士论文
[1]浅埋薄基岩上下层同步开采技术研究[D]. 李福胜.中国矿业大学（北京） 2014
[2]浅埋煤层采场矿压规律及支架合理工作阻力研究[D]. 林光侨.中国矿业大学（北京） 2013
[3]浅埋煤层长壁开采顶板动态结构研究[D]. 张沛.西安科技大学 2012
[4]浅埋深煤层顶板力学结构与支架适应性研究[D]. 鹿志发.煤炭科学研究总院 2007
硕士论文
[1]基于GA-BP神经网络的工作面顶板矿压预测模型应用研究[D]. 常峰.中国矿业大学 2019
[2]基于L1正则化Logistic回归模型的P2P网络贷款风险测度应用研究[D]. 吴艇帆.广州大学 2019
[3]浅埋煤层大采高综采工作面顶板结构及支架载荷研究[D]. 周金龙.西安科技大学 2017
[4]沟谷产状对浅埋煤层工作面关键层破断影响规律研究[D]. 李伟豪.中国矿业大学 2016
[5]沟壑切割浅埋区开采塌陷灾害形成机理研究[D]. 邱有鑫.西安科技大学 2012
本文编号：3448500
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
2南梁1-2煤开采覆岩运动机理及来压特征研究17借助Python，采用牛顿迭代法（"Newtonsmethod）对上式进行求解，得出工作面过“浅沟谷”时破断步距L为9.73m，过“深沟谷”时破断步距L为8.76m。图2.4牛顿迭代法计算过程2.3南梁煤矿1-2煤支架工作阻力分析合理的确定1-2煤工作面支架工作阻力是控制顶板运动和来压的最主要的方法，据于此，分别建立南梁1-2煤过非沟谷区开采的力学和过沟谷地形时的力学模型进行支架阻力分析。2.3.1一般地形下开采支架阻力计算1.关键层力学模型南梁1-2煤在开采过非沟谷地形时关键块切落状态如2.5（a）图所示：简化成力学模型后，如图2.5（b）所示。hACBθWMN（a）工作面开采模型
西安科技大学硕士学位论文24图3.1模型图3.2.2相似条件确立实验模拟尺寸为3000×1600×200mm，几何相似条件：1100mlplal时间相似条件为：110mtlpaa应力相似常数为：156式中，—几何相似常数，=100，—体积力相似常数，=1.56。根据相似理论确定各分层的物理力学参数，并从相似材料配比表里选择合适的配比进行各岩层材料的配制。以河沙为主要材料，石膏和熟石灰为胶结物，模拟1-2煤岩层时，每一层之间铺设一层厚度约为3mm的云母片作为岩层之间的节理。模型铺设过程中，进行分层铺设，以减小整层铺设带来的尺寸效应。模型岩层的厚度及配比见表3.1所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅埋煤层沟谷下开采动载机理研究[J]. 张杰,龙晶晶,杨涛,王斌,周府伟. 采矿与安全工程学报. 2019(06)
[2]浅埋煤层群采场周期来压顶板结构及支架载荷[J]. 黄克军,黄庆享,王苏健,邓增社,赵萌烨. 煤炭学报. 2018(10)
[3]沟谷区域浅埋煤层开采三维地质建模及地表损害研究[J]. 赵杰,刘长友,李建伟,王文才. 采矿与安全工程学报. 2018(05)
[4]沟谷区域浅埋煤层采动矿压发生机理及控制研究[J]. 李建伟,刘长友,赵杰,王文才,卜庆为. 煤炭科学技术. 2018(09)
[5]液压支架顶梁可靠度近似计算方法[J]. 王雷,陆金桂,陈涌. 工矿自动化. 2018(07)
[6]采场顶板灾变机理及预警系统[J]. 秦兵文,谢福星. 煤矿安全. 2018(05)
[7]浅埋特厚煤层综放面支架合理工作阻力研究[J]. 黄鹏,肖猛,李俊孟,王奎,李猛. 采矿与安全工程学报. 2018(01)
[8]浅埋深大采高工作面矿压显现及支架适应性研究[J]. 张宏伟,周坤友,荣海,付兴,赵象卓. 煤炭科学技术. 2017(04)
[9]浅埋煤层开采顶板切落条件下支架动载效应[J]. 陈忠辉,张凌凡,杨登峰,江博文. 煤炭学报. 2017(02)
[10]近浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律研究[J]. 郭高川,杨永康,季春旭. 矿业安全与环保. 2016(01)
博士论文
[1]浅埋薄基岩上下层同步开采技术研究[D]. 李福胜.中国矿业大学（北京） 2014
[2]浅埋煤层采场矿压规律及支架合理工作阻力研究[D]. 林光侨.中国矿业大学（北京） 2013
[3]浅埋煤层长壁开采顶板动态结构研究[D]. 张沛.西安科技大学 2012
[4]浅埋深煤层顶板力学结构与支架适应性研究[D]. 鹿志发.煤炭科学研究总院 2007
硕士论文
[1]基于GA-BP神经网络的工作面顶板矿压预测模型应用研究[D]. 常峰.中国矿业大学 2019
[2]基于L1正则化Logistic回归模型的P2P网络贷款风险测度应用研究[D]. 吴艇帆.广州大学 2019
[3]浅埋煤层大采高综采工作面顶板结构及支架载荷研究[D]. 周金龙.西安科技大学 2017
[4]沟谷产状对浅埋煤层工作面关键层破断影响规律研究[D]. 李伟豪.中国矿业大学 2016
[5]沟壑切割浅埋区开采塌陷灾害形成机理研究[D]. 邱有鑫.西安科技大学 2012
本文编号：3448500
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