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碱沟煤矿急斜近距煤层联合开采的数值分析

作　者: 张佳凡
导　师: 石平五
学　校: 西安科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: 急斜近距煤层联合开采科学性平面有限元模拟三维有限元模拟相似材料模拟现场观测试验
分类号: TD823
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

我国在当前及以后相当长的一段时间内，煤炭资源仍将稳居能源结构的首位。新疆煤炭预测储量19241亿吨，为我国第一，同时也是我国集中赋存急斜煤层的区域。它赋存着30多层厚度不同、层间距不同的急斜煤层，其特殊的赋存条件也引起国内外采矿界广泛的关注。而急斜近距煤层科学的开采方法，则更是长期困扰乌鲁木齐矿区的开采难题。由于单独开采任何一个煤层均会对邻近层造成破坏，有的矿井常常是“采一丢一”、甚至“采一丢二”，从而造成了大量优质煤炭资源的浪费。因而研究急斜近距煤层的高产高效采煤方法，具有重要的科学意义和经济价值。本文在总结前人研究成果的基础上，采用平面和三维数值模拟方法，对碱沟煤矿急斜近距煤层开采过程中围岩运动规律及矿山压力显现进行了分析，并采用相似材料模拟和现场观测试验的方法进行对比分析，研究了急斜近距煤层联合开采的科学性。急斜近距煤层独立开采时，无论采取上行开采还是下行开采均会对邻近煤层的再次开采产生了较大的影响。为了避免近距煤层开采的相互影响，必须发展联合开采。联合开采不仅仅可以提高生产能力，而且可以避免分别开采造成未采煤层的破坏；在同一水平B19、 B20联合乃至 B18、 B19和 B20联合开采，由于应力重新分布,形成的采动影响域较某一煤层单独开采时有增大趋势，但开采范围的增大对其影响不大，表明联合开采时并未引起围岩破坏运动范围的急剧增加，近距煤层联合开采一般情况下不会对岩层控制带来难以预计的困难；急斜水平分段放顶煤与缓斜煤层长壁工作面放顶煤开采所引起的围岩破坏运动范围有很大区别。急斜煤层工作面采放出一个水平分段的煤体后，工作面上方是残留和随后由于岩层破坏而充填的煤、岩、土体，并对工作面矿山压力显现起主要作用，由于其运动过程的随机性，矿山压力显现也具随机性。煤层的直接顶、老顶，在开采中虽然也会发生变形和破坏，但它对工作面的影响仅仅是工作面靠顶板的一部分，而且倾角越大，影响的范围越小。因而，象碱沟煤矿煤层倾角平均84°时，对工作面矿山压力显现起决定作用的是工作面上方残留和随后由于岩层破坏而充填的煤、岩、土体。因而支架所承受的载荷是有限的,完全可以提高水平分段的高度,以提高工作面产量。

碱沟煤矿急斜近距煤层联合开采的数值分析

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