【摘要】：刀柱殘采區(qū)上行長壁開采刀柱煤柱的應(yīng)力分布情況直接決定了能否實(shí)現(xiàn)刀柱殘采區(qū)的安全上行開采。為了掌握刀柱殘采區(qū)上行長壁開采刀柱煤柱的應(yīng)力分布時空演化規(guī)律,以大同礦區(qū)刀柱殘采區(qū)上行開采為工程背景,綜合采用相似模擬、數(shù)值模擬、理論分析等手段,研究了刀柱殘采區(qū)上行長壁開采條件下應(yīng)力分布的時空演化規(guī)律。論文研究成果主要體現(xiàn)在:(1)運(yùn)用相似模擬試驗(yàn)研究了刀柱殘采區(qū)形成和上行長壁開采過程中刀柱煤柱支承壓力的動態(tài)演化規(guī)律,據(jù)此定義了超前采動煤柱的概念,超前采動煤柱是指:下伏刀柱殘采區(qū)中受上行工作面超前支承壓力的影響,應(yīng)力峰值相較上行開采前出現(xiàn)明顯升高的遺留刀柱煤柱。揭示了主關(guān)鍵層運(yùn)動對采場應(yīng)力分布的決定性作用:上行開采過程中,上行工作面超前支承壓力峰值、影響范圍和下煤層超前采動煤柱的支承壓力峰值在主關(guān)鍵層初次破斷時均達(dá)到最大;主關(guān)鍵層初次破斷后均明顯減小。(2)運(yùn)用UDEC數(shù)值模擬試驗(yàn)研究了刀柱殘采區(qū)上行開采主關(guān)鍵層初次破斷時,刀柱采寬、留寬、采高、下煤層埋深、層間巖層厚度、主關(guān)鍵層距上煤層高度、主關(guān)鍵層初次破斷步距七個因素對采場應(yīng)力分布和塑性區(qū)分布的影響規(guī)律:超前采動煤柱支承壓力峰值、塑性區(qū)范圍和層間巖層的塑性區(qū)范圍隨刀柱采空區(qū)采寬的減小而減小;隨留設(shè)刀柱煤柱寬度的增大而減小;隨埋深的減小而減小;隨層間巖層厚度的減小而增大;隨主關(guān)鍵層距上煤層距離的增大而減小;隨主關(guān)鍵層初次破斷步距的減小而同步減小;刀柱采空區(qū)采高變化雖對超前采動煤柱支承壓力峰值影響不大,但影響著超前采動煤柱的塑性區(qū)分布。(3)根據(jù)相似模擬和數(shù)值模擬試驗(yàn)結(jié)果,建立了刀柱殘采區(qū)上行開采超前采動煤柱—覆巖空間結(jié)構(gòu)力學(xué)模型,給出了超前采動煤柱承受載荷的計算公式,確定了刀柱殘采區(qū)可安全上行開采的判定公式。(4)晉華宮礦402盤區(qū)9號煤層上行開采,預(yù)計主關(guān)鍵層初次破斷時超前采動煤柱承受的平均支承壓力為40.5~47.2MPa,上行開采過程中底板下沉位移變化趨勢符合本文研究得到的刀柱煤柱支承壓力的動態(tài)演化規(guī)律。
【圖文】：

第一章 緒論只給予一次，是不可再生的可耗竭性自然資源重的地位。在煤炭黃金十年中，我國煤炭產(chǎn)量以足了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源需求[1]。圖 1-1 和圖 1-近十年來我國原煤產(chǎn)量、煤炭消費(fèi)量和煤炭占能著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，，我國煤炭消費(fèi)量基本穩(wěn)定在量的比重雖然以平均每年 1.11%的速度遞減，但分布制約，在清潔能源出現(xiàn)顛覆性技術(shù)突破前。

的比重雖然以平均每年 1.11%的速度遞減，但分布制約，在清潔能源出現(xiàn)顛覆性技術(shù)突破前圖 1-1 2008-2017 年我國原煤產(chǎn)量及煤炭消費(fèi)量1 China's raw coal production and coal consumption in 20
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD311

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本文編號：2614689