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大采高综采工作面矿压显现特征及控制研究

作　者: 胡国伟
导　师: 靳钟铭
学　校: 太原理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 大采高综采矿压显现特征支承压力分布三维数值模拟力学模型顶板控制
分类号: TD323
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 809次
引　用: 14次
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内容摘要

论文采用现场观测、理论分析及数值模拟等研究手段，针对大采高综采工作面采场顶板岩层的运动规律和采场矿山压力显现规律有其特殊性的特点，着重研究了大采高综采工作面的矿压显现特征及其规律、工作面采场围岩应力场、位移场及围岩塑性破坏场的分布规律以及大采高综采工作面煤岩组合力学模型及其控制。研究成果表明，与一般综采工作面相比，大采高综采工作面在不同的开采地质条件下，其矿压显现特征有其特殊性，主要表现为：采场支架载荷大，较普通综采面高10～30％；来压时动载系数小，且无冲击载荷；基本顶来压明显，但不强烈；采场支架载荷以静载为主；工作面周期来压期间支架载荷及动载系数大于初次来压期间支架载荷及动载系数；支架降阻式运行特性多，占10％以上。说明在大采高条件下，一次采出的煤层厚度成倍地增加，回采后顶板的变形位移增大，由于采空区需要充填的空间增大，原来是基本顶的岩层，部分因变形增大而变成及时垮落的直接顶，即煤层上覆的某些较稳定的岩层，由于需要充填的空间范围增大，岩梁不易触矸，因而失去形成平衡的条件而只能作为直接顶板不规则垮落。因此，上位岩层的平衡结构将出现在更高的层位，作为采动后重新平衡地压并形成支承压力所需要的平衡岩梁必然向上位发展，煤层以上的直接顶厚度将随之增加，基本顶呈现缓慢下沉式平衡的可能性越大。从而导致大采高综采工作面支架需控制的顶板层位高，且上覆岩层

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-20
  1.1 课题的研究意义  11-13
  1.2 国内外研究现状  13-18
    1.2.1 大采高综采技术现状  13-15
    1.2.2 大采高综采工作面矿压显现规律研究现状  15-18
  1.3 研究内容、方法及技术路线  18-20
    1.3.1 研究内容  18
    1.3.2 研究方法  18-19
    1.3.3 研究技术路线  19-20
第二章大采高综采工作面矿压观测  20-44
  2.1 沙曲矿24101大采高综采工作面概况  20-22
  2.2 24101大采高综采工作面矿压观测方案  22
    2.2.1 工作面矿压观测方案  22
    2.2.2 轨道顺槽来压显现观测方案  22
  2.3 24101大采高综采工作面矿压显现规律  22-44
    2.3.1 支架载荷分布及变化规律  22-36
    2.3.2 支架运行特性及其分析  36-37
    2.3.3 工作阻力频率分布直方图  37-39
    2.3.4 工作面支承压力分布  39-42
    2.3.5 工作面矿压显现特性  42-43
    2.3.6 初撑力与工作阻力的关系  43-44
第三章大采高综采工作面矿压显现特征分析  44-67
  3.1 沙曲矿大采高综采工作面矿压显现特征分析  44-46
    3.1.1 沙曲矿的地质及开采条件  44
    3.1.2 矿压观测结果  44-45
    3.1.3 沙曲矿的顶板分类研究  45-46
    3.1.4 沙曲矿24101大采高综采工作面矿压显现特征  46
  3.2 康家滩矿大采高综采工作面矿压显现特征分析  46-55
    3.2.1 康家滩矿的地质及开采条件  46-48
    3.2.2 矿压观测结果  48-51
    3.2.3 康家滩矿的顶板分类研究  51-55
    3.2.4 康家滩矿88101大采高综采工作面矿压显现特征  55
  3.3 寺河矿大采高综采工作面矿压显现特征分析  55-67
    3.3.1 寺河矿的地质及开采条件  55-56
    3.3.2 矿压观测结果  56-64
    3.3.3 寺河矿的顶板分类研究  64-65
    3.3.4 寺河矿23101大采高综采工作面矿压显现特征  65-67
第四章大采高采场三维应力场及围岩破坏数值分析  67-92
  4.1 数值分析软件简介  67-70
    4.1.1 FLAC~(3D)计算软件介绍  67-68
    4.1.2 材料模型的本构理论和数值实现  68-70
  4.2 三维数值模型的建立  70-74
  4.3 三维数值模拟结果分析  74-92
    4.3.1 垂直应力场分布特征分析  74-77
    4.3.2 最大主应力场分布特征分析  77-79
    4.3.3 顶板拉应力区分布特征分析  79-81
    4.3.4 煤壁拉应力区分布特征分析  81-83
    4.3.5 塑性破坏屈服区特征分析  83-86
    4.3.6 采场位移场分布特征分析  86-92
第五章大采高综采工作面煤岩组合力学模型  92-99
  5.1 大采高综采工作面煤岩组合力学模型的建立  92-96
    5.1.1 大采高采场上覆岩层的平衡结构  92-94
    5.1.2 模型建立的依据  94
    5.1.3 大采高综采工作面煤岩组合力学模型  94-96
  5.2 大采高综采工作面煤岩组合力学模型计算实例  96-99
第六章结论与展望  99-103
  6.1 结论  99-101
  6.2 展望  101-103
参考文献  103-107
致谢  107-108
攻读学位期间发表的学位论文  108

大采高综采工作面矿压显现特征及控制研究

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