發(fā)布時間：2020-06-15 00:04

【摘要】：我國西南地區(qū)以貴州為代表的典型峰叢地貌,地表多為起伏變化較大的山地地形。峰叢地貌淺埋煤層開采期間,煤層埋深變化大,工作面礦壓顯現(xiàn)異常強(qiáng)烈、液壓支架安全閥開啟率高甚至出現(xiàn)支架被壓死等現(xiàn)象,不利于保證礦井的安全高效生產(chǎn)。本文以發(fā)耳煤礦1107工作面為現(xiàn)場研究對象,綜合運(yùn)用現(xiàn)場調(diào)研和實(shí)測、實(shí)驗(yàn)室物理模擬、數(shù)值模擬與理論分析等研究手段,對峰叢地貌淺埋煤層綜采工作面覆巖運(yùn)動特征和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的分析,并以此研究結(jié)論為依據(jù)進(jìn)行了工作面液壓支架的合理選型研究。主要研究成果如下:(1)相似模擬結(jié)果表明:工作面基本頂初次垮落步距42.5m,共出現(xiàn)八次周期來壓,周期來壓步距處于14.4~23.1m之間,平均18.4m。向谷開采段周期來壓步距平均為18.7m,谷底段開采為19.9m,背谷段開采為15m,周期來壓步距平均值整體呈現(xiàn)“谷底段向谷段背谷段”的特征。(2)相似模擬實(shí)驗(yàn)中向谷開采、谷底開采與背谷開采階段的支架平均載荷分別為2760kN、2680kN、3150kN。工作面來壓的“高壓區(qū)”與“低壓區(qū)”周期性呈現(xiàn),背谷開采階段“高壓區(qū)”的影響范圍與整體數(shù)值均最大。背谷段開采由于山地坡體臨空面的存在,巖體間存在垂向載荷與水平作用力,導(dǎo)致上覆巖層產(chǎn)生水平位移,巖塊之間的摩擦力不足,易發(fā)生滑落失穩(wěn),背谷階段支架支護(hù)難度最大。支架工作阻力在背谷段達(dá)到4300kN的最大值,超出實(shí)際工作面支架阻力的26.4%,說明現(xiàn)有支架無法提供足夠的支護(hù)強(qiáng)度。(3)采用FLAC3D數(shù)值模擬軟件分析得到工作面采動影響下前方煤巖體的應(yīng)力集中程度整體呈現(xiàn)“背谷段向谷段谷底段”的特征,與相似模擬實(shí)驗(yàn)中工作面頂板來壓規(guī)律相近。(4)通過模擬工作阻力在2000~5600KN區(qū)間內(nèi)頂板下沉量的變化規(guī)律,結(jié)合安全開采和經(jīng)濟(jì)高效等因素考慮,確定支架合理工作阻力在4300~4500KN范圍內(nèi)。與相似模擬實(shí)驗(yàn)中支架載荷最大值4300kN的支護(hù)要求相符。(5)按照“給定變形”與“限定變形”的不同狀態(tài)分析了支架與圍巖相互作用關(guān)系。結(jié)合前述實(shí)驗(yàn)結(jié)果對不同強(qiáng)度支護(hù)方案進(jìn)行了計算,得出了合理的液壓支架支護(hù)工作阻力。
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD355
【圖文】：

料模擬相結(jié)合的綜合研究方法。（1）選取典型礦井的典型工作面，通過現(xiàn)場調(diào)查與現(xiàn)場實(shí)測相結(jié)合的方法，獲取峰叢地貌淺埋煤層綜采工作面開采時，采場的頂板運(yùn)動、支架載荷分布等礦壓顯現(xiàn)基本特征。（2）根據(jù)目前關(guān)于淺埋煤層的研究發(fā)展現(xiàn)狀，分析峰叢地貌淺埋煤層開采時，頂板結(jié)構(gòu)特征，分析峰叢地貌淺埋煤層采場礦壓顯現(xiàn)影響因素，研究頂板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和失穩(wěn)機(jī)理。（3）數(shù)值模擬計算運(yùn)用 FLA3D 模擬軟件，進(jìn)行數(shù)值模擬，分析峰叢地貌淺埋煤層開采頂板結(jié)構(gòu)特征頂板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和失穩(wěn)機(jī)理。（4）通過實(shí)驗(yàn)室相似材料模擬實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)地研究峰叢地貌淺埋煤層采場頂板結(jié)構(gòu)及覆巖運(yùn)動規(guī)律。對前述的理論分析和數(shù)值模擬結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證和補(bǔ)充。1.4.2 技術(shù)路線

圖 2.2 1107 工作面位置關(guān)系圖工作面對應(yīng)地表部分為荒地和先進(jìn)村的耕地，并有周家寨和安家寨的部分民房，對應(yīng)地形主要為峰叢地貌的起伏地形和緩坡，工作面靠近開切眼處煤層埋深較淺且地勢陡峭，距地表最近處垂距僅 70m，回采時造成地表塌陷、局部山體崩塌。對應(yīng)地表無水體、河流和鐵路通過。工作面埋深在 70~187m，屬典型峰叢地貌淺埋煤層工作面。1107 工作面對應(yīng)地表起伏狀況如圖 2.4 所示。圖 2.3 1107 工作面對應(yīng)地表起伏形態(tài)圖40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 60040206080100120140160180200220001107工作面工作面走向長度/m高程/m

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2713570