【摘要】：在大采高綜采工作面采煤過(guò)程中,由于煤壁自身高度、煤層賦存地質(zhì)條件等復(fù)雜原因,工作面煤壁片幫給礦井的生產(chǎn)工作帶來(lái)安全隱患,本文結(jié)合潞安王莊煤礦8101大采高綜采工作面生產(chǎn)過(guò)程中液壓支架的工作狀態(tài),利用理論分析、數(shù)值模擬、工程應(yīng)用的方法對(duì)不同支架工作狀態(tài)下煤壁片幫控制效果進(jìn)行研究,主要內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)通過(guò)對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際觀(guān)測(cè)及地質(zhì)資料的研究,掌握了潞安王莊煤礦3#煤8101綜采工作面的煤層賦存狀況、礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、圍巖頂?shù)装鍘r層構(gòu)成以及工作面回采過(guò)程中煤壁片幫特征等工程信息。(2)通過(guò)理論分析,確定8101綜采工作面選用ZY15000/33/72D型兩柱掩護(hù)式大采高液壓支架。分析了兩柱掩護(hù)式液壓支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作面液壓支架支撐頂板的承載過(guò)程及液壓支架與工作面圍巖耦合關(guān)系。研究了大采高綜采工作面煤壁片幫理論及該工作面煤壁片幫特性,提出可以通過(guò)控制液壓支架工作狀態(tài)減少工作面煤壁片幫。(3)對(duì)于工作面液壓支架不同初撐力支護(hù)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,得出結(jié)論:工作面液壓支架支護(hù)初撐力不得小于12000KN,提高工作面液壓支架初撐力直接減小煤壁上方頂板對(duì)于煤壁的垂直壓力,可有效地控制煤壁片幫。(4)模擬液壓支架不同護(hù)幫板工作狀態(tài)對(duì)煤壁支護(hù)的影響,研究表明:在護(hù)幫板全部展開(kāi)支撐煤壁的狀態(tài)下煤壁水平方向位移減小2.67mm,當(dāng)在二級(jí)護(hù)幫板與頂梁支架增設(shè)三級(jí)液壓缸提高支護(hù)力的情況下煤壁水平方向位移減小6.2mm,支護(hù)效果提高2.3倍。液壓支架護(hù)幫板提供給煤壁的支撐力直接改變了煤壁內(nèi)部水平方向的應(yīng)力狀態(tài),煤體內(nèi)部由原來(lái)的受拉應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槭軌簯?yīng)力狀態(tài),煤壁穩(wěn)定性提高。(5)模擬整個(gè)工作面液壓支架與采煤機(jī)銜接狀態(tài),對(duì)比液壓支架在原始維護(hù)區(qū)、護(hù)幫板收回區(qū)、支護(hù)滯后區(qū)、恢復(fù)維護(hù)區(qū)四種不同位置對(duì)于煤壁支護(hù)的影響情況。在支護(hù)滯后區(qū)煤壁水平位移最高達(dá)53.5mm煤壁穩(wěn)定性差,護(hù)幫板收回區(qū)煤壁水平位移為43.7mm,工程生產(chǎn)過(guò)程中,采煤機(jī)前部護(hù)幫板收回區(qū)內(nèi)支架應(yīng)超前收回4架,采煤機(jī)后部支護(hù)滯后區(qū)內(nèi)支架滯后移架不得超過(guò)2架。(6)將以上煤壁片幫控制技術(shù)應(yīng)用于綜采工作面支架管理過(guò)程,同時(shí)對(duì)工作面煤壁片幫進(jìn)行監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì),該工作面煤壁片幫的次數(shù)、寬度、深度和高度都明顯減小,片幫控制效果明顯。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TD355.4
【圖文】：

8101風(fēng)巷546m線(xiàn)采回54膠風(fēng)巷車(chē)場(chǎng)回風(fēng)繞道出煤橫貫F287866mF286圖2-1 8101工作面巷道布置圖Fig.2-1 Roadway layout of 8101 working face2.1.2 8101 大采高綜采工作面回采工藝（1）采煤循環(huán)作業(yè)：如圖 2-2 為王莊煤礦采煤循環(huán)作業(yè)圖表，礦井工作制度為“四六制”，其中三班生產(chǎn)，一班檢修，每班工作時(shí)間為 6 小時(shí)，凈提升時(shí)間為 18h 。工作面采煤機(jī)采用端部斜切進(jìn)刀方式，雙向割煤，液壓支架支護(hù)方式為及時(shí)支護(hù)。

鉆孔窺視儀Fig.2-4Fiberboreholeobservationrig

5.1 液壓支架初撐力對(duì)煤壁片幫影響研究5.1.1 初撐力及護(hù)幫板工況研究模型建立圖5-1 初撐力及護(hù)幫板工況研究模型Fig.5-1 Study model of initial support force and working condition of retaining plate在對(duì)初撐力進(jìn)行研究的過(guò)程中，選用 Mohr-Coulomb 本構(gòu)模型，可以將整個(gè)工作面的走向長(zhǎng)度簡(jiǎn)化為四臺(tái)液壓支架的寬度 8.2m。對(duì)于煤壁水平位移、工作面頂板垂直應(yīng)力、塑性破壞范圍等的研究可以將其簡(jiǎn)化在二維平面范圍內(nèi)，減小計(jì)算模型的體積，提高計(jì)算速度。根據(jù)摩爾庫(kù)倫準(zhǔn)則，深部巖土工程圍巖受開(kāi)挖影響范圍約為開(kāi)挖結(jié)構(gòu)尺寸的5~6倍，

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