發(fā)布時間：2020-06-14 11:14

【摘要】：隨著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展及煤炭開采技術(shù)的不斷改進,厚度大于14m的特厚煤層的開采相繼進行,開采方式以大采高綜放一次采全高為主。煤層開采厚度越大,工作面礦壓顯現(xiàn)危害越嚴(yán)重且基本頂失穩(wěn)時呈現(xiàn)新的破斷形式,采場液壓支架支護阻力加大,煤層采后上覆巖層擾動嚴(yán)重,地表下陷程度加深,另外,采空區(qū)與非采空區(qū)下特厚煤層開采時來壓規(guī)律也有所區(qū)別。針對特厚煤層開采出現(xiàn)的上述問題,本文以斜溝煤礦13~#煤層開采為工程背景(上部多區(qū)域為8~#煤層采空區(qū)),采用理論分析、數(shù)值模擬及現(xiàn)場測試等方法進行研究,主要研究內(nèi)容及結(jié)論分析如下:(1)使用數(shù)值模擬方法探究了斜溝煤礦13~#煤層開采工作面圍巖超前支承應(yīng)力演變規(guī)律,研究以采空區(qū)下開采為主。研究發(fā)現(xiàn),受8#煤層采后圍巖卸壓影響,距離8#煤層采空區(qū)越近的巖層中支承應(yīng)力越小且隨工作面推進變化規(guī)律不明顯;受8#煤層煤柱集中應(yīng)力影響區(qū)域工作面超前支承應(yīng)力較大;在相同推進度下工作面不同位置處,越靠近工作面中間位置,煤壁中支承應(yīng)力峰值越大,隨著推進度的增加,煤巖層中峰值應(yīng)力有略微增大趨勢,且峰值超前煤壁距離降低。采用現(xiàn)場監(jiān)測方法對工作面順槽中液壓支柱壓力進行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)在測點距工作面10m處支承壓力開始緩慢上升,約5m處達到峰值。(2)采用經(jīng)驗公式計算與數(shù)值模擬試驗對斜溝煤礦雙組煤層采后覆巖破壞特征進行研究,結(jié)論如下:8~#煤層采后覆巖垮落帶發(fā)育高度28.9m~30m,裂隙帶發(fā)育高度85m~125m;8~#煤層與13~#煤層全采完后覆巖垮落帶發(fā)育高度95m~102m,裂隙帶發(fā)育高度270m~300m;數(shù)值模擬結(jié)果顯示,8~#煤層采后表土層最大下沉量為1.76m,13~#煤層采完后地表最大下陷高度約8.97m。(3)經(jīng)過理論分析13~#煤采后覆巖結(jié)構(gòu),得出:基本頂垮落后難以形成砌體梁結(jié)構(gòu),易形成懸臂梁結(jié)構(gòu),回轉(zhuǎn)時可看作外伸梁結(jié)構(gòu)對其進行受力分析;研究出適用于較薄直接頂?shù)刭|(zhì)條件下大采高綜放開采工作面的支架—圍巖耦合關(guān)系;推導(dǎo)出適合采空區(qū)下及非采空區(qū)下薄直接頂特厚煤層開采的支架—圍巖力學(xué)模型及支護阻力計算經(jīng)驗公式。(4)采用數(shù)值模擬方式確定了在有無上覆采空區(qū)兩種情況下斜溝煤礦13#煤層開采時工作面液壓支架工作阻力,結(jié)合現(xiàn)場實測方式驗證了理論推導(dǎo)出的支架—圍巖力學(xué)模型及工作面液壓支架工作阻力計算公式的準(zhǔn)確性及適用性。(5)采空區(qū)下大采高綜放采場來壓規(guī)律區(qū)別于非采空區(qū)下表現(xiàn)特征為:基本頂周期來壓不明顯,整個過程來壓強度呈階段性變化,第一階段(工作面進采空區(qū)階段)第三階段(上位基本頂來壓階段)第四階段(工作面出采空區(qū)階段)第二階段(工作面處于卸壓區(qū)階段)。
【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】：TD325

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本文編號：2712699