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緩傾斜煤層綜放開采沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究

發(fā)布時(shí)間:2020-11-12 08:12
   我國是個(gè)產(chǎn)煤大國,也是一個(gè)用煤大國,豐富的煤炭資源為我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展注入了源源不斷的動力。但經(jīng)過長期的大量開采,煤炭資源保有量急劇下降,為了保證我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,提高煤炭資源的采出率,避免資源的浪費(fèi)勢在必行,沿空留巷技術(shù)也順勢得到了大力推廣。然而沿空留巷技術(shù)現(xiàn)大多用于近水平煤層,對于緩傾斜綜放沿空留巷研究較少。因此,開展該方面的研究具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。本文以暖泉煤業(yè)10號煤層緩傾斜綜放工作面為研究背景,首先進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研,了解工作面生產(chǎn)情況并收集整理頂?shù)装鍘r層分布狀況及力學(xué)性質(zhì);其次對沿空留巷期間圍巖活動規(guī)律進(jìn)行研究,并結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)力學(xué)情況構(gòu)建巷旁支護(hù)體礦壓計(jì)算模型,同時(shí)對巷旁及巷內(nèi)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì);之后運(yùn)用數(shù)值模擬的方法對所提出的圍巖控制方案進(jìn)行可行性驗(yàn)證;最終通過現(xiàn)場試驗(yàn)中的礦壓觀測對沿空留巷效果進(jìn)行評價(jià)。論文所得到的主要成果如下:(1)對沿空留巷過程中圍巖活動規(guī)律進(jìn)行了分析研究,初步掌握了沿空留巷期間圍巖變形及礦壓分布規(guī)律。同時(shí)結(jié)合暖泉煤業(yè)10號煤層地質(zhì)條件建立了沿空留巷礦壓計(jì)算模型。(2)針對影響沿空留巷穩(wěn)定性的煤層傾角因素進(jìn)行了分析,得出傾角越大,巷旁支護(hù)體受到來自上方巖層的切向力越大,越不利于巷旁支護(hù)體的穩(wěn)定,故在進(jìn)行旁巷充填體的支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)因充分考慮該因素的影響。(3)通過對巷旁支護(hù)體作用的分析并且結(jié)合實(shí)際情況,確定采用柔;炷吝B續(xù)墻作為巷旁支護(hù)體。設(shè)計(jì)墻體寬度為1.2m,選用標(biāo)號C30的混凝土,并且施加間排距均為800mm的橫向錨栓進(jìn)行強(qiáng)化。同時(shí),在對巷內(nèi)支護(hù)體性能要求進(jìn)行分析之后,確定巷內(nèi)基本支護(hù)采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù),并對其參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。(4)對現(xiàn)場調(diào)研收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理之后,運(yùn)用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬軟件對暖泉煤業(yè)10107運(yùn)輸順槽進(jìn)行沿空留巷數(shù)值模擬研究,結(jié)果表明在采用設(shè)計(jì)支護(hù)方案條件下,10107留巷順槽可以滿足本工作面及下工作面安全回采的要求。(5)在工業(yè)性試驗(yàn)中根據(jù)暖泉煤業(yè)的實(shí)際情況,對其充填工藝及流程進(jìn)行了設(shè)計(jì),并且對主要設(shè)備進(jìn)行了選型計(jì)算。同時(shí),由現(xiàn)場礦壓觀測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),巷道頂?shù)装逡平孔畲鬄?85mm,兩幫移近量最大為302mm,均位于安全允許范圍之內(nèi),留巷效果良好。從經(jīng)濟(jì)技術(shù)角度分析得出,采用沿空留巷技術(shù)后,不僅緩解了礦井的采掘接替緊張的矛盾,每回收一個(gè)煤柱還可以獲得8187萬元以上的經(jīng)濟(jì)效益。
【學(xué)位單位】:太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位年份】:2019
【中圖分類】:TD353
【部分圖文】:

視圖,圍巖,運(yùn)輸順槽


了響應(yīng)國家節(jié)約資源的號召,最大限度的提高礦井的采出率,并且改善礦,緩解采掘接替緊張的問題,暖泉煤業(yè)擬在 10107 綜放工作面運(yùn)輸順槽進(jìn)根據(jù)采掘接替情況,并且考慮工作面運(yùn)料、行人等要求,10107 運(yùn)輸順槽為 10109 工作面軌道順槽使用。質(zhì)力學(xué)參數(shù)測定及圍巖鉆孔窺視分析圍巖鉆孔窺視分析了更加詳細(xì)的了解暖泉煤業(yè) 10 號煤頂板的賦存狀況,掌握其內(nèi)部的節(jié)理及煤巖層厚度等變化,項(xiàng)目組成員采用圍巖鉆孔窺視儀(如圖 4-1)對 10分頂板進(jìn)行圍巖鉆孔窺視。詳細(xì)方案如下:在 10107 運(yùn)輸順槽距離順槽口 個(gè)用于窺視的鉆孔,窺視深度為 15~20m,本次窺視有效深度為 18m,圖視圖像的展開結(jié)果。

圍巖強(qiáng)度,測定裝置


質(zhì)力學(xué)參數(shù)測定及分析體地質(zhì)力學(xué)參數(shù)是進(jìn)行工程設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬計(jì)算中十分重要的一部分中,對數(shù)值模型進(jìn)行較為精準(zhǔn)的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的賦值,可以最大限度力學(xué)環(huán)境,得出較為準(zhǔn)確的數(shù)值計(jì)算結(jié)果。能夠全面掌握 10 號煤層頂?shù)装鍘r層巖石力學(xué)特性,本次采用 WQCZ-道圍巖強(qiáng)度測定裝置(如圖 4-3),對 10 號煤層圍巖強(qiáng)度進(jìn)行原位測測試共布置 1 個(gè)測點(diǎn),圍巖強(qiáng)度測試所用鉆孔與 10107 運(yùn)輸順槽的頂行進(jìn)行鉆孔窺視后再進(jìn)行圍巖強(qiáng)度的測試,F(xiàn)場測試結(jié)束后,對測試析和換算后,得到暖泉煤業(yè) 10 號煤層及頂板巖層強(qiáng)度分布情況。根巖層的平均強(qiáng)度,并結(jié)合鉆孔窺視結(jié)果,得出各個(gè)鉆孔的巖性及強(qiáng)度板圍巖強(qiáng)度測試結(jié)果分別呈現(xiàn)于表 4-1 和圖 4-4 中,由圖表中數(shù)據(jù)可整體強(qiáng)度較小。

測試曲線,圍巖強(qiáng)度,運(yùn)輸順槽,測試曲線


圖 4-4 10107 運(yùn)輸順槽頂板圍巖強(qiáng)度測試曲線圖Figure 4-4 Test curve of the surrounding rock strength of the 10107 transport chann以上鉆孔窺視及圍巖強(qiáng)度測試數(shù)據(jù)以及礦方提供地質(zhì)資料,經(jīng)過分析計(jì)算,得出 10 號煤頂?shù)装鍘r層及其力學(xué)參數(shù)如表 4-2 所示。表 4-2 10 號煤頂?shù)装鍘r層力學(xué)參數(shù)表Table 4-2 Mechanical parameters of the top and bottom rock formations of No. 1容重(N/cm)抗拉強(qiáng)度(Mpa)抗壓強(qiáng)度(Mpa)內(nèi)摩擦角(°)內(nèi)聚力(Mpa)彈性模量(Gpa) 12.50 1.2 13.69 21.27 2.12 1.47 25.00 1.98 14.33 28.66 6.72 4.78 25.28 2.68 24.07 9.84 9.66 5.89 25.20 2.03 19.49 28.66 6.41 4.78 25.14 1.86 17.71 25.69 3.45 3.64 12.50 1.2 11.43 21.27 2.12 1.47
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本文編號:2880509

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