煤礦開采逐漸轉(zhuǎn)向深部,致使越來越多的礦井面臨高瓦斯低透氣性煤層開采的難題,瓦斯治理形式愈發(fā)嚴峻。降低煤層瓦斯壓力,提高煤層透氣性最有效的方法是進行保護層開采。本文針對無合適煤層作為保護層開采的高瓦斯低透氣性煤層,提出將近全巖(薄煤線厚夾矸)煤巖層作為保護層,以實現(xiàn)對被保護煤層卸壓增透為目的的技術(shù)。在對近全巖保護層開采卸壓增透技術(shù)進行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,借助理論分析、數(shù)值模擬等研究方法研究了保護層采厚和層間距對被保護層卸壓增透效果的影響,并通過現(xiàn)場實測對卸壓增透效果進行了檢驗。論文主要研究成果如下:(1)從保護層開采圍巖應(yīng)力變化和移動變形的角度闡釋了保護層開采卸壓增透基本原理,介紹了近全巖保護層開采卸壓增透的主要流程,分析了近全巖保護層開采卸壓增透技術(shù)關(guān)鍵,總結(jié)了保護層開采卸壓增透效果的評價指標。(2)在分析保護層開采下伏煤巖體應(yīng)力變化及塑性區(qū)發(fā)育特征的基礎(chǔ)上,根據(jù)彈性力學理論和底板破壞塑性理論分別建立了支承壓力分布計算力學模型和塑性區(qū)發(fā)育深度計算模型;推導(dǎo)出了下伏煤巖體任意一點的垂直應(yīng)力計算公式和底板極限塑性破壞區(qū)的最大深度計算公式;分析了近全巖上保護層采厚及層間距對下伏煤巖體應(yīng)力變化和塑性區(qū)發(fā)育的影響。(3)基于平煤十二礦采礦工程地質(zhì)條件,采用數(shù)值模擬的方法,分析了保護層開采厚度及層間距對被保護層垂直應(yīng)力變化特征、垂直位移變化特征以及保護層底板塑性區(qū)發(fā)育特征的影響規(guī)律,對比分析得到了近全巖上保護層合理的開采厚度和層間距。(4)統(tǒng)計分析了平煤十二礦近全巖上保護層工作面煤巖厚度賦存特征,并分析了煤巖體的普氏硬度級別;對近全巖保護層回采工藝和卸壓瓦斯抽采系統(tǒng)進行了設(shè)計;實測分析了近全巖上保護層開采的卸壓增透效果。
【學位單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TD712.6
【部分圖文】：

36（i）推進 125m（頂板） （j）推進 125m（底板）圖 4-4 被保護層垂直位移云圖（保護層采厚 2.0m）Figure 4-4 Vertical displacement contour of the protected layer（Mining thickness is 2.0m）

碩士學位論文為了比較不同保護層開采厚度時被保護層頂?shù)装逦灰谱兓闆r，在相同的煤巖層參數(shù)及保護層推進模式條件下，對 0.5m、1.5m 和 2.5m 的保護層開采厚度進行了模擬，得到保護層工作面推進到 125m 距離時，沿被保護層頂?shù)装迤拭娴拇怪蔽灰谱兓鐖D 4-7~4-9 所示。將各個采高推進 125m 時的頂?shù)装宕怪蔽灰屏考跋鄬ε蛎涀冃瘟繀R總，得到圖 4-10 和圖 4-11。統(tǒng)計不同采厚條件下被保護層最大膨脹變形量如圖 4-12 所示。

為了比較不同保護層開采厚度時被保護層頂?shù)装逦灰谱兓闆r，在相同的煤巖層參數(shù)及保護層推進模式條件下，對 0.5m、1.5m 和 2.5m 的保護層開采厚度進行了模擬，得到保護層工作面推進到 125m 距離時，沿被保護層頂?shù)装迤拭娴拇怪蔽灰谱兓鐖D 4-7~4-9 所示。將各個采高推進 125m 時的頂?shù)装宕怪蔽灰屏考跋鄬ε蛎涀冃瘟繀R總，得到圖 4-10 和圖 4-11。統(tǒng)計不同采厚條件下被保護層最大膨脹變形量如圖 4-12 所示。（a）頂板 （b）底板圖 4-7 被保護層垂直位移云圖（保護層采厚 0.5m）Figure 4-7 Vertical displacement contour of protected layer（Mining thickness is 0.5m）

【參考文獻】

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本文編號：2822575