【摘要】：神東礦區(qū)是我國(guó)典型的淺埋近距離煤層群開(kāi)采礦區(qū),礦區(qū)開(kāi)發(fā)早期,多采用傳統(tǒng)的房柱式開(kāi)采,形成了大量柱式采空區(qū)。由于近距離煤層下煤層開(kāi)采時(shí)常因上覆采空區(qū)內(nèi)煤柱突然失穩(wěn),對(duì)下煤層開(kāi)采帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。本文以南梁煤礦間隔式采空區(qū)下30105工作面為研究對(duì)象,綜合采用理論分析、物理相似模擬、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等多種研究方法,分析間隔式采空區(qū)集中載荷對(duì)近距離煤層開(kāi)采時(shí)頂板破斷過(guò)程中動(dòng)載的形成以及動(dòng)壓防治技術(shù)進(jìn)行研究。采用理論分析,建立了工作面過(guò)集中煤柱前關(guān)鍵層“均布載荷梁”結(jié)構(gòu)力學(xué)模型,揭示了“均布載荷梁”的破斷是導(dǎo)致強(qiáng)礦壓發(fā)生的原因,此位置為動(dòng)載易發(fā)區(qū);工作面出集中煤柱時(shí),關(guān)鍵塊回轉(zhuǎn)失穩(wěn)形成鉸接結(jié)構(gòu),上覆巖層作用于鉸接結(jié)構(gòu)的載荷直接傳遞到支架,對(duì)支架形成沖擊是發(fā)生動(dòng)載礦壓的根本原因,此位置為動(dòng)載礦壓發(fā)生區(qū)。通過(guò)物理相似模擬實(shí)驗(yàn)表明,集中煤柱未弱化時(shí),工作面在進(jìn)煤柱、出煤柱7m時(shí)作用于“均布載荷梁”的力傳遞到支架發(fā)生強(qiáng)礦壓及作用于鉸接結(jié)構(gòu)的力傳遞到支架引發(fā)動(dòng)載礦壓;煤柱弱化后,未發(fā)生劇烈礦壓顯現(xiàn),說(shuō)明煤柱弱化能有效避免動(dòng)載礦壓發(fā)生�；赨DEC模擬軟件對(duì)工作面進(jìn)出間隔煤柱以及集中煤柱弱化前后支承壓力及上覆巖層破斷運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行了分析,工作面過(guò)間隔煤柱,間隔煤柱整體發(fā)生了破壞,間隔采空區(qū)下開(kāi)采未出現(xiàn)劇烈的礦壓顯現(xiàn)。集中煤柱弱化后較弱化前,于進(jìn)煤柱及出煤柱10m二個(gè)位置支承應(yīng)力峰值有所降低,由原巖應(yīng)力的2.9倍降低至1.7倍,礦壓顯現(xiàn)緩和,應(yīng)力影響區(qū)范圍從17～20m降低至12～15m。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,提出了對(duì)集中煤柱進(jìn)行爆破弱化防治措施,弱化后大大降低了煤柱集中應(yīng)力對(duì)下煤層開(kāi)采的影響。通過(guò)監(jiān)測(cè)工作面過(guò)弱化煤柱支架阻力表明,集中煤柱通過(guò)爆破弱化后,其頂板各階段來(lái)壓強(qiáng)度并不高,支架能夠滿足生產(chǎn)要求。研究成果為礦區(qū)內(nèi)相似條件下工作面安全開(kāi)采提供理論依據(jù)。
【圖文】：

2 淺埋間隔式采空區(qū)煤柱穩(wěn)定性及覆巖破壞特征2.2 煤巖物理力學(xué)分析2.2.1 煤巖物理力學(xué)參數(shù)煤巖物理力學(xué)參數(shù)是設(shè)備選型的依據(jù)，也是研究采動(dòng)覆巖規(guī)律和圍巖穩(wěn)定性的基礎(chǔ)由于本文主要研究 2-2煤、3-1煤及其層間巖層，故需要分別對(duì)其頂、底板進(jìn)行采樣，采集煤巖樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，其過(guò)程如圖 2.3 所示，測(cè)定其物理力學(xué)參數(shù)，見(jiàn)表 2.1。

3 淺埋間隔式采空區(qū)下覆巖垮落物理相似模擬的集中煤柱，再開(kāi)挖 50m，形成采空區(qū)，再留設(shè)寬度 45m 集中煤柱，再開(kāi)挖 50m，在模型右側(cè)留設(shè) 30m 邊界煤柱，模型第 1 個(gè)集中煤柱不弱化，第 2 個(gè)集中煤柱進(jìn)行弱化，目的是對(duì)比弱化前后煤柱對(duì)下煤層工作面的影響。下煤層先從左側(cè)向中間回采，回采完后，再?gòu)挠覀?cè)向中間回采。結(jié)合左側(cè)工作面回采中工作面過(guò)集中煤柱時(shí)上覆巖層垮落規(guī)律以及礦壓顯現(xiàn)特征，，并通過(guò)對(duì)右側(cè)集中煤柱進(jìn)行對(duì)應(yīng)弱化，模擬集中煤柱弱化前后工作面進(jìn)、出煤柱階段覆巖垮落規(guī)律及礦壓顯現(xiàn)特征。3.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）3-1煤工作面支架阻力監(jiān)測(cè)、支承壓力監(jiān)測(cè)采用模擬支架，模擬支架寬度 4cm，長(zhǎng)度 20cm。監(jiān)測(cè)下煤層開(kāi)采過(guò)程中工作面支架工作阻力，得出支架工作阻力變化規(guī)律，如圖 3.2（a）所示。采用壓力計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)工作面推進(jìn)過(guò)程中支承壓力變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，見(jiàn)圖 3.2（b）所示。在 3-1煤層底板鋪設(shè)壓力傳感器監(jiān)測(cè)下煤層工作面超前支承壓力分布變化情況。
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD325.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2626311