大倾角煤层长壁采场煤矸互层顶板破断机理研究
发布时间：2022-01-07 08:48
大倾角煤层煤矸互层顶板赋存不稳定、强度低、易失稳是大倾角煤层开采较为常见的一种围岩灾害现象,严重影响工作面的安全高效生产。研究大倾角煤层长壁采场煤矸互层顶板破断机理对丰富复杂条件下煤层开采理论、指导现场工程实践具有重要意义。本文结合物理相似实验、数值仿真计算、现场工程实践和理论分析相结合的研究方法,研究了大倾角煤矸互层顶板破坏影响因素对煤矸互层顶板的作用机理及矿压显现规律,结果表明:大倾角煤层采场煤矸互层顶板破断受夹矸层厚度及软弱强度、倾角、工作面倾斜长度以及支架的反复支撑等主要因素影响。夹矸层越薄及强度越低,煤矸互层顶板破坏越明显;煤层倾角和工作面斜长的增加使煤矸互层顶板受力不均衡性更加明显;支架对煤矸互层顶板的反复支撑促进了顶板变形、破裂和发展,进而导致煤矸互层顶板的二次叠加破坏。煤矸互层顶板大倾角工作面初次来压步距较非煤矸互层顶板时大,周期来压步距接近,煤矸互层顶板易在支架上方发生断裂漏冒,开采时夹矸层厚度及软弱强度对煤矸互层顶板支承压力的影响比较显著。大倾角煤矸互层顶板破坏时,软煤线裂隙发育优先于硬夹矸裂隙发育,软煤先破坏,但由于煤矸互层顶板本身的层位关系及时间、重力相互作用效...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Epsilon轴向、环向引伸计
2工程地质概况及煤岩力学参数测定13图2.5万测液压式万能材料试验机图2.6数显游标卡尺2.3.2岩石试样选取及加工本次单轴抗压及劈裂（抗拉）实验主要针对5#煤、夹矸和基本顶试样，现场钻取岩芯并加工成规格为Φ50mm×H100mm、Φ50mm×H25mm标准试件。本次试验样本数量有限，对比试验数量较少，夹矸单轴压缩试验，选取了取自三个位置共9个岩石试样，7号样品强度劣化达不到试验要求，实际测试8个试样，其中2、3、4号试样取自距切眼120m处直接顶，5、6、8号试样取自距切眼150m处直接顶，1号9号试样取自距切眼180m处直接顶。基本顶单轴压缩试验，选取了取自两个不同位置共4个岩石试样，见图2.7所示。图2.7煤岩样及加工后的岩样试件2.3.3实验过程及其测试结果及分析（1）煤样点荷载测试通过对所收集煤岩样进行点荷载测试，见图2.8所示。煤的破坏特征可知，煤体具有明显的脆性、各向异性特征，破坏具有突发、崩裂性，易形成大量的小破碎体，破碎面比较规则。
2工程地质概况及煤岩力学参数测定13图2.5万测液压式万能材料试验机图2.6数显游标卡尺2.3.2岩石试样选取及加工本次单轴抗压及劈裂（抗拉）实验主要针对5#煤、夹矸和基本顶试样，现场钻取岩芯并加工成规格为Φ50mm×H100mm、Φ50mm×H25mm标准试件。本次试验样本数量有限，对比试验数量较少，夹矸单轴压缩试验，选取了取自三个位置共9个岩石试样，7号样品强度劣化达不到试验要求，实际测试8个试样，其中2、3、4号试样取自距切眼120m处直接顶，5、6、8号试样取自距切眼150m处直接顶，1号9号试样取自距切眼180m处直接顶。基本顶单轴压缩试验，选取了取自两个不同位置共4个岩石试样，见图2.7所示。图2.7煤岩样及加工后的岩样试件2.3.3实验过程及其测试结果及分析（1）煤样点荷载测试通过对所收集煤岩样进行点荷载测试，见图2.8所示。煤的破坏特征可知，煤体具有明显的脆性、各向异性特征，破坏具有突发、崩裂性，易形成大量的小破碎体，破碎面比较规则。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大倾角煤层综采工作面再生顶板与支架失稳机理[J]. 杨科,池小楼,刘钦节,刘文杰,刘帅. 煤炭学报. 2020(09)
[2]大倾角煤层长壁综采:进展、实践、科学问题[J]. 伍永平,贠东风,解盘石,王红伟,郎丁,胡博胜. 煤炭学报. 2020(01)
[3]大倾角伪俯斜采场顶板运移规律实验研究[J]. 解盘石,田双奇,段建杰. 煤炭学报. 2019(10)
[4]基于大范围岩层控制技术的大倾角煤层区段煤柱失稳机理[J]. 伍永平,皇甫靖宇,解盘石,胡博胜,刘孔智. 煤炭学报. 2018(11)
[5]大倾角大采高采场倾向梯阶结构演化及稳定性分析[J]. 解盘石,伍永平,罗生虎,王红伟,郎丁. 采矿与安全工程学报. 2018(05)
[6]大倾角煤层组合覆岩结构力学特征及失稳判据研究[J]. 曹君林,张军,马浩. 煤炭技术. 2018(06)
[7]煤矸互层顶板大倾角大采高工作面覆岩活动规律相似模拟研究[J]. 伍永平,武永强,解盘石,王红伟,吕文玉. 煤炭工程. 2018(01)
[8]大倾角工作面复合顶板开采冒顶原因及处理措施研究[J]. 解鹏涛. 煤炭科技. 2017(03)
[9]基于3DEC的多节理岩体岩梁失稳机理研究[J]. 刘丹. 煤矿安全. 2017(08)
[10]大倾角煤层开采“关键域”岩体结构稳定性分析[J]. 王红伟,伍永平,解盘石,李延军. 采矿与安全工程学报. 2017(02)
本文编号：3574230
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Epsilon轴向、环向引伸计
2工程地质概况及煤岩力学参数测定13图2.5万测液压式万能材料试验机图2.6数显游标卡尺2.3.2岩石试样选取及加工本次单轴抗压及劈裂（抗拉）实验主要针对5#煤、夹矸和基本顶试样，现场钻取岩芯并加工成规格为Φ50mm×H100mm、Φ50mm×H25mm标准试件。本次试验样本数量有限，对比试验数量较少，夹矸单轴压缩试验，选取了取自三个位置共9个岩石试样，7号样品强度劣化达不到试验要求，实际测试8个试样，其中2、3、4号试样取自距切眼120m处直接顶，5、6、8号试样取自距切眼150m处直接顶，1号9号试样取自距切眼180m处直接顶。基本顶单轴压缩试验，选取了取自两个不同位置共4个岩石试样，见图2.7所示。图2.7煤岩样及加工后的岩样试件2.3.3实验过程及其测试结果及分析（1）煤样点荷载测试通过对所收集煤岩样进行点荷载测试，见图2.8所示。煤的破坏特征可知，煤体具有明显的脆性、各向异性特征，破坏具有突发、崩裂性，易形成大量的小破碎体，破碎面比较规则。
2工程地质概况及煤岩力学参数测定13图2.5万测液压式万能材料试验机图2.6数显游标卡尺2.3.2岩石试样选取及加工本次单轴抗压及劈裂（抗拉）实验主要针对5#煤、夹矸和基本顶试样，现场钻取岩芯并加工成规格为Φ50mm×H100mm、Φ50mm×H25mm标准试件。本次试验样本数量有限，对比试验数量较少，夹矸单轴压缩试验，选取了取自三个位置共9个岩石试样，7号样品强度劣化达不到试验要求，实际测试8个试样，其中2、3、4号试样取自距切眼120m处直接顶，5、6、8号试样取自距切眼150m处直接顶，1号9号试样取自距切眼180m处直接顶。基本顶单轴压缩试验，选取了取自两个不同位置共4个岩石试样，见图2.7所示。图2.7煤岩样及加工后的岩样试件2.3.3实验过程及其测试结果及分析（1）煤样点荷载测试通过对所收集煤岩样进行点荷载测试，见图2.8所示。煤的破坏特征可知，煤体具有明显的脆性、各向异性特征，破坏具有突发、崩裂性，易形成大量的小破碎体，破碎面比较规则。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大倾角煤层综采工作面再生顶板与支架失稳机理[J]. 杨科,池小楼,刘钦节,刘文杰,刘帅. 煤炭学报. 2020(09)
[2]大倾角煤层长壁综采:进展、实践、科学问题[J]. 伍永平,贠东风,解盘石,王红伟,郎丁,胡博胜. 煤炭学报. 2020(01)
[3]大倾角伪俯斜采场顶板运移规律实验研究[J]. 解盘石,田双奇,段建杰. 煤炭学报. 2019(10)
[4]基于大范围岩层控制技术的大倾角煤层区段煤柱失稳机理[J]. 伍永平,皇甫靖宇,解盘石,胡博胜,刘孔智. 煤炭学报. 2018(11)
[5]大倾角大采高采场倾向梯阶结构演化及稳定性分析[J]. 解盘石,伍永平,罗生虎,王红伟,郎丁. 采矿与安全工程学报. 2018(05)
[6]大倾角煤层组合覆岩结构力学特征及失稳判据研究[J]. 曹君林,张军,马浩. 煤炭技术. 2018(06)
[7]煤矸互层顶板大倾角大采高工作面覆岩活动规律相似模拟研究[J]. 伍永平,武永强,解盘石,王红伟,吕文玉. 煤炭工程. 2018(01)
[8]大倾角工作面复合顶板开采冒顶原因及处理措施研究[J]. 解鹏涛. 煤炭科技. 2017(03)
[9]基于3DEC的多节理岩体岩梁失稳机理研究[J]. 刘丹. 煤矿安全. 2017(08)
[10]大倾角煤层开采“关键域”岩体结构稳定性分析[J]. 王红伟,伍永平,解盘石,李延军. 采矿与安全工程学报. 2017(02)
本文编号：3574230
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