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软煤层大采高综采围岩控制技术研究

作　者: 刘兴滨
导　师: 康立勋
学　校: 太原理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 大采高 软煤层 覆岩运动 底臌 煤壁片帮
分类号: TD350
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 351次
引　用: 1次
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内容摘要


目前,大采高综采主要是在硬煤层、顶板条件好的条件下进行,其围岩控制的理论和技术还不足以有效指导困难条件下的大采高安全高效开采,特别是象晋煤集团赵庄矿复杂地质条件下软煤层的大采高综采。由于该煤层节理裂隙发育、断层、褶曲等地质构造多,导致工作面推进较慢(最慢时达到18.5m/月),顶板下沉量大;由于煤质较软承载能力较低,煤壁片帮严重;回采巷道变形量较大,主要表现为底臌严重(实测回采巷道最大底臌量达到1.6m),影响了正常的材料运输和人员通行。论文针对赵庄3#煤层赋存状况、围岩地质力学条件,运用理论分析、数值模拟和井下实测相结合的手段,系统研究了软煤层大采高工作面覆岩结构及运动规律、回采巷道底臌控制及工作面煤壁片帮防治技术。研究结果进行了实践应用,实现了赵庄3#煤层的安全开采,并取得了以下研究成果:(1)进一步揭示了大采高采场的覆岩结构及运动规律。与一般大采高综采工作面相比,软煤层大采高工作面上覆岩层运动规律有其特殊性。主要表现为:在大采高条件下,由于采出空间的增大,回采后顶板的变形位移增大,上覆岩层的平衡结构将出现在更高的层位;(2)软煤层工作面煤壁片帮与开采高度、煤体节理裂隙发育情况、顶板垮落特征等因素有关。通过提高液压支架初撑力和加快推进度等手段可对片帮有效地加以控制。(3)分析了大采高回采巷道底臌机理及其影响因素,提出了复杂条件下大采高综采工作面回采巷道底臌控制技术方案;(4)通过理论分析、数值模拟和井下实测揭示了赵庄煤矿软煤层大采高开采矿压显现规律。论文研究成果不仅指导了赵庄矿3305工作面的生产,也为拓展大采高综采适用范围做了有益的探索,具有重要的工程实际意义。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 课题的提出及研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
    1.2.1 大采高综采发展现状  11
    1.2.2 上覆岩层结构及运动规律研究现状  11-14
    1.2.3 巷道底臌的机理、影响因素及控制研究现状  14
  1.3 研究内容，方法及技术路线  14-16
    1.3.1 研究内容及意义  14-15
    1.3.2 研究方法  15
    1.3.3 技术路线  15-16
第二章 大采高综采上覆岩层结构及运动规律  16-22
  2.1 上覆岩层结构  16
  2.2 上覆岩层垮落规律  16-18
    2.2.1 上覆岩层各分层载荷  16-17
    2.2.2 上覆岩层垮落特征  17-18
  2.3 赵庄矿3#煤层上覆岩层结构模型  18-20
  2.4 赵庄矿3#煤层上覆岩层垮落特征研究  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第三章 赵庄矿3305 大采高工作面矿压显现规律  22-52
  3.1 赵庄矿3305 工作面概况  22-27
    3.1.1 工作面概况  22
    3.1.2 工作面地质及水文  22-23
    3.1.3 工作面地质构造情况  23-25
    3.1.4 采煤方法、主要设备及顶板管理  25-27
  3.2 工作面支架工作阻力  27-45
    3.2.1 工作面支架支护阻力观测  27-36
    3.2.2 工作面支架工作阻力分析  36-45
  3.3 3305 工作面开采数值模拟研究  45-51
    3.3.1 数值模拟方法  45-46
    3.3.2 ANSYS 软件功能简介  46
    3.3.3 模型的建立  46-47
    3.3.4 模拟结果分析  47-51
  3.4 本章小结  51-52
第四章 软煤层回采巷道底臌的分析研究  52-72
  4.1 底臌的研究及意义  52
  4.2 回采巷道顶板力学模型和底板载荷分布  52-53
  4.3 底臌机理及影响因素  53-57
    4.3.1 底臌机理  53-54
    4.3.2 底臌影响因素  54-57
  4.4 底臌的控制方法  57-58
  4.5 3305 工作面回采巷道底臌研究  58-67
    4.5.1 巷道移近量观测  58-59
    4.5.2 观测数据  59-67
    4.5.3 底臌影响因素分析  67
  4.6 3305 工作面回采巷道底臌控制方案  67-70
    4.6.1 底臌控制方案  67-69
    4.6.2 底臌控制的控制方案  69
    4.6.3 不同控制方案下的底臌  69-70
  4.7 本章小结  70-72
第五章 软煤层大采高工作面煤壁片帮及防治  72-75
  5.1 软煤层大采高煤壁片帮的影响因素  72-73
  5.2 软煤层大采高工作面煤壁片帮防治  73-74
  5.3 本章小结  74-75
第六章 结论与展望  75-78
  6.1 主要结论  75
  6.2 不足与展望  75-78
参考文献  78-82
致谢  82-83
攻读学位期间发表的学术论文  83

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山压力与支护 > 矿井支护与设备 > 一般性问题
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