隨工作面的推進,采空區(qū)厚硬砂巖頂板由于其獨特的物理力學特性,頂板不能及時垮落,使工作面后方產生應力集中區(qū),厚硬頂板突然破斷產生的沖擊動壓,引發(fā)一系列災害事故,嚴重影響工作面的正�；夭�。本文以張集北礦1611A工作面為研究對象,采用了理論分析、物理試驗模擬、數值模擬以及工程實踐等研究方法,對厚硬砂巖頂板破斷機理、垮落變形特征和頂板弱化控制進行系統(tǒng)研究,對類似工況工作面的安全回采有一定的指導作用。首先,建立了厚硬砂巖頂板結構力學模型,將頂板視為懸臂梁進行力學解析,得到了厚硬頂板的周期來壓垮落步距與其厚度呈現出正比例關系,頂板垮落步距隨其厚度的增大而增大。在相似模擬試驗中,堅硬頂板弱化后,隨工作面推進,采空區(qū)頂板及時垮落,頂板初次破斷長度為35cm,周期來壓步距為20²5cm,采空區(qū)大面積懸頂問題得到有效控制。工作面兩端上覆巖層垮落形態(tài)表現為層狀式冒落,整個覆巖垮落呈現出對稱式分布,工作面端頭圍巖呈現斜切式垮落,工作面上覆巖層歷經“穩(wěn)定-失穩(wěn)-穩(wěn)定”的過程,圍巖下沉最大值達到5.92cm,覆巖下沉量從低位巖層到高位巖層逐次遞減。數值模擬結果表明:隨工作面的回采,工作面超... 

【文章來源】：安徽理工大學安徽省

【文章頁數】：97 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

頂板受均勻載荷作用固支梁結構

圖2 頂板受均勻載荷作用固支梁結構Fig.2 The fixed beam structure of the top plate subjected to uniform load圖3 頂板受力分析簡圖Fig.3 The roof force analysis diagram假定巖梁距離為 時，巖層發(fā)生斷裂。由靜力學分析易知， = ，由高等材料力學可知，距離端部 x 處的彎矩為：BM qlxqxpM212102= +ω （2-1）

10圖5 均布載荷頂板破斷模型解析Fig.5Analysis of the broken roof model of uniform load由彈塑性理論可以得出懸臂梁內任意點的應力表達式為 2 20 0203 26 344 5xq L y yx y qh h hσ = + 2021 12yq y yh hσ = + 202364xyq hx yhτ = （2-11）由梁的拉伸強度理論可以得出= （2-12）令 為頂板的周期來壓步距的長度，可得σ = L + q 4 （2-13）σmax=-9q04h2

【參考文獻】：
期刊論文
[1]堅硬頂板弱化技術對工作面礦壓顯現規(guī)律的影響研究[J]. 熊曉峰,黃慶國,李佳,張春雷.  煤炭工程. 2016(01)
[2]我國深部煤與瓦斯共采戰(zhàn)略思考[J]. 袁亮.  煤炭學報. 2016(01)
[3]我國煤礦深部開采現狀及災害防治分析[J]. 藍航,陳東科,毛德兵.  煤炭科學技術. 2016(01)
[4]深部巖體力學研究與探索[J]. 謝和平,高峰,鞠楊.  巖石力學與工程學報. 2015(11)
[5]千米深井厚硬頂板直覆沿空留巷圍巖結構優(yōu)化[J]. 趙一鳴,張農,鄭西貴,李寶玉.  采礦與安全工程學報. 2015(05)
[6]爆炸荷載下深部圍巖分區(qū)破裂模型試驗研究[J]. 徐穎,袁璞.  巖石力學與工程學報. 2015(S2)
[7]深井寬條帶開采煤柱穩(wěn)定性及地表移動特征研究[J]. 郭惟嘉,王海龍,劉增平.  采礦與安全工程學報. 2015(03)
[8]組合硬巖層頂板破斷規(guī)律及導水裂隙帶電法探測[J]. 付寶杰,高明中,涂敏,張平松.  水文地質工程地質. 2015(02)
[9]深孔預裂爆破對含堅硬頂板高瓦斯煤層的綜合作用研究[J]. 李重情,盛恒,劉健.  中國安全生產科學技術. 2015(01)
[10]堅硬頂板大采高工作面壓架事故及支架阻力分析[J]. 郭衛(wèi)彬,劉長友,吳鋒鋒,楊培舉,吳升富.  煤炭學報. 2014(07)

博士論文
[1]綜采放頂煤采場厚層堅硬頂板穩(wěn)定性分析及應用[D]. 史紅.山東科技大學 2005

碩士論文
[1]厚煤層大采高開采堅硬頂板的活動規(guī)律及控制技術研究[D]. 劉建偉.中國礦業(yè)大學 2015
[2]東坡煤礦特厚煤層綜放開采地表移動規(guī)律研究[D]. 高超.煤炭科學研究總院 2014



本文編號：3002750