煤矸互层顶板大倾角大采高工作面煤壁片帮机理研究

发布时间：2024-07-07 08:35

　　大倾角煤层是指倾角在35°～55°的煤层,是国内外公认的难采煤层。特别是当煤层厚度较大且顶板为煤矸互层顶板时,煤壁片帮、架前冒顶等现象频发,工作面安全高效开采难度巨大。以2130煤矿25213工作面为工程背景,采用理论分析、物理相似模拟、数值计算以及现场试验相结合的研究方法,分析了煤矸互层顶板强度特征、煤矸互层顶板大倾角大采高工作面围岩变形破坏规律以及采空区非均匀充填条件下工作面煤壁受载与变形特征,揭示了煤矸互层顶板大倾角大采高工作面煤壁片帮机理。研究表明:煤矸互层顶板属于软煤硬矸的复合顶板,夹矸层中煤的强度对其整体强度影响较大。随煤线的厚度增大,煤矸互层顶板整体强度降低,裂隙发育空间较大;夹矸层一定程度提升了煤矸互层顶板的强度和稳定性。在工作面开采过程中,煤矸互层顶板的破断、运移具有明显的时序性和非均衡性特征,沿工作面倾向堆积矸石具有非均匀充填特性。相比一般顶板工作面,煤矸互层顶板易发生架前漏冒现象,支架工作阻力降低,超前支承压力峰值与影响范围距煤壁更远,但是煤壁顶部区域裂隙发育较为充分。在采空区非均匀充填作用影响下,煤壁的垂直应力及位移分布具有“中部最大,上部次之、下部最小”的分区...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.2部分岩样

2煤矸互层顶板强度特征11及试件如图2.2所示。表2.2煤（岩）层特征表岩层名称岩石类别岩性直接顶（夹矸）灰黑色粉砂岩孔隙度大，易破碎带有少量黑色煤线基本顶灰白色粗砂岩质地致密，岩性均匀，含杂质较少5#煤层煤有明显层理，黑色发亮（a）直接顶（夹矸）岩样（b）5#煤样（c）夹矸试件....

图2.4不同组分煤

2煤矸互层顶板强度特征13的数值模拟参数为数值计算的开展提供数据基矗为研究煤矸互层顶板的物理力学性质及变形破坏规律对围岩活动规律及采场矿压显现的影响，以2130煤矿25213工作面为地质背景，结合岩石力学实验，通过颗粒流（PFC2D）数值计算软件，建立如图2.1所示的不同组份的煤....

图4.1数值计算

4煤矸互层顶板大倾角大采高工作面煤壁受载及变形规律354煤矸互层顶板大倾角大采高工作面煤壁受载及变形规律煤矸互层顶板大倾角大采高工作面煤壁片帮的重要因素为煤壁自身强度以及煤矸互层顶板对煤壁的控制作用，本章采用FLAC3D三维数值计算模型，在采空区非均匀充填作用下对煤矸互层顶板与非....

图4.4煤壁垂直

西安科技大学全日制工程硕士学位论文38（c）推进70m（左为煤矸互层，右为一般顶板）图4.4煤壁垂直应力分布云图沿工作面走向推进至45m时，煤壁前方支承压力分布规律见图4.5。煤层推采过程中，煤矸互层顶板条件下，沿倾斜方向工作面各区域的支承压力分布情况不同：工作面下部区域最大，中....

本文编号：4003439