【摘要】：大同礦區(qū)同忻煤礦開采石炭系特厚煤層,回采期間礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈,頂煤破碎嚴(yán)重。因此,對(duì)大同礦區(qū)堅(jiān)硬頂板條件下綜放工作面礦壓顯現(xiàn)特征及特厚煤層破碎規(guī)律進(jìn)行研究,為大同礦區(qū)特厚煤層安全高效開采提供理論指導(dǎo),具有重要的意義。本文以同忻礦8202綜放工作面的實(shí)際條件為工程基礎(chǔ),以室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、理論分析和數(shù)值模擬等方法為研究手段,研究了綜放工作面支架受力特征、頂煤破壞規(guī)律以及工作面推進(jìn)過(guò)程中覆巖運(yùn)動(dòng)與頂煤應(yīng)力分布規(guī)律。本論文主要研究成果如下:(1)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果表明,工作面平均初次來(lái)壓步距為23.5 m,平均周期來(lái)壓步距為13.8 m,工作面上部來(lái)壓較為強(qiáng)烈,中、下部來(lái)壓緩和;高應(yīng)力區(qū)主要集中在工作面上、中部,來(lái)壓期間,支架最大工作阻力為額定工作阻力的87.0%,能夠滿足對(duì)頂煤及頂板控制的要求;支架初撐力與末阻力之間具有高度的相關(guān)性,可以認(rèn)為支架末阻力分布受支架初撐力的影響顯著;回采期間工作面的超前影響范圍基本在140 m左右,劇烈影響范圍在80 m內(nèi)。采取提高初撐力、加快推進(jìn)速度、強(qiáng)烈來(lái)壓期間不放煤或少放煤等措施控制頂板,能夠有效緩解工作面強(qiáng)烈來(lái)壓,為礦井安全高效開采提供保障。(2)綜合分析工作面超前支承壓力,頂板運(yùn)移(離層、回轉(zhuǎn)下沉),支架的反復(fù)支撐三者共同作用促使頂煤的破碎。其中支承壓力對(duì)頂煤的破碎起到了非常關(guān)鍵的作用,它使得頂煤的水平位移迅速增加,原生裂隙得到進(jìn)一步擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)對(duì)上部煤體的預(yù)破碎;頂板運(yùn)移使自采空區(qū)一側(cè)對(duì)煤體的約束進(jìn)一步減弱,煤體內(nèi)裂隙得到充分的擴(kuò)展;支架的反復(fù)支撐及移動(dòng),可增加下部頂煤的破壞程度,大大減小形成大塊散落煤體堵塞放煤口的機(jī)會(huì),有利于煤體充分破碎成散體。(3)數(shù)值模擬研究表明,隨著工作面的推進(jìn),支架后方頂煤破碎成散體,順著支架尾梁及采空區(qū)形成的堆積體緩慢放出,初始直接頂呈現(xiàn)一定的懸臂梁結(jié)構(gòu);工作面繼續(xù)推進(jìn)大塊的砂質(zhì)泥巖破斷,旋轉(zhuǎn)下沉,不能形成承載結(jié)構(gòu);支架壓力明顯提高,頂煤放出量也會(huì)隨之增加;當(dāng)工作面推進(jìn)到25 m,厚硬砂巖彎曲下沉,層間發(fā)生離層,當(dāng)工作面推進(jìn)到30 m,厚硬砂巖彎曲下沉并失穩(wěn),形成砌體結(jié)構(gòu),承載能力進(jìn)一步削弱,頂煤及直接頂受載更加強(qiáng)烈,煤體破碎范圍加大,破碎程度更高。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD323
【圖文】：

技術(shù)路線.Fig.1-1Technicalroute

（b）2202 運(yùn)輸巷圖 2-2 巷道揭煤剖面圖Fig.2-2 Coal seam drilling histogram該工作面煤層情況較穩(wěn)定，3~5#煤層厚度13.61 m～28.92 m，平均為15.26 m，傾角1° ~2°。3~5#煤以半亮型煤為主，半暗型次之，弱玻璃光澤—玻璃光澤。塊狀、內(nèi)生裂隙發(fā)育，夾有鏡煤條帶、塊狀、易碎。夾矸4~8層，巖性為炭質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、高嶺質(zhì)泥巖，厚度一般為0.15 m~0.65 m，局部地段最大厚度為1.61 m。工作面傾向長(zhǎng)度為200 m,可采走向長(zhǎng)度為2034.5 m。采用一次采全厚低位放頂煤采煤法，ZF15000/27.5/42型低位放頂煤支架支護(hù)頂板，設(shè)計(jì)采高為3.9 m，平均放煤高度為11.36 m，采用自然垮落法管理頂板。結(jié)合8202工作面切眼附近的地面鉆孔柱狀圖進(jìn)行具體分析，煤層頂、底板巖層情況如圖2-3所示。同忻礦8202工作面煤層瓦斯相對(duì)涌出量為0.77 m3/t，絕對(duì)瓦斯涌出量為11.44m3/min，屬于高瓦斯，煤層易自然，煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性。根據(jù)《礦井水文地質(zhì)類型劃分報(bào)告》，礦井水文地質(zhì)類型中等，單位涌水量

圖 2-7 放煤工藝示意圖Fig.2-7 Schematic diagram of coal discharge process放煤工藝為：按“一刀一放”正規(guī)循環(huán)作業(yè)，循環(huán)進(jìn)度 0.8 m，采用“多輪分層順序”放煤，即放煤工分組排序，相鄰兩個(gè)放煤工相距 3～5 個(gè)支架，同時(shí)開啟放煤口，按順序循環(huán)每次放出 30 %～50 %的頂煤，直至見(jiàn)矸確保頂煤放凈，最后關(guān)窗。放頂煤與割煤工序同時(shí)作業(yè)，滯后拉支架距離約為 8～10 個(gè)支架，放煤過(guò)程中要互相配合，盡量使頂煤流到溜子內(nèi)。當(dāng)有大塊煤卡在放煤口影響放煤時(shí)，則反復(fù)動(dòng)作頂梁，或使用插板，將大塊煤破碎，當(dāng)發(fā)現(xiàn)矸石時(shí)，及時(shí)將回轉(zhuǎn)梁伸出，停止放煤，防止矸石混入煤中。嚴(yán)格執(zhí)行“見(jiàn)矸關(guān)窗”的原則。放煤工要根據(jù)后運(yùn)輸機(jī)上的煤量適當(dāng)控制放煤量。2.4 8202 綜放面上覆關(guān)鍵層分析針對(duì)特厚煤層多層堅(jiān)硬頂板綜放開采下的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，結(jié)合工作面切眼附近的 1705 地面鉆孔柱狀圖，對(duì)同忻礦 8202 工作面頂板覆巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。8202

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2780864