神東礦區(qū)近30年的淺埋煤層開發(fā)實(shí)踐表明,淺埋采場礦壓顯現(xiàn)更加強(qiáng)烈,尤其是工作面過上覆集中煤柱、地表溝谷、空巷等特殊條件開采時(shí),易產(chǎn)生頂板事故。國內(nèi)外學(xué)者圍繞淺埋工作面覆巖結(jié)構(gòu)及運(yùn)動特征開展了大量的研究工作,取得了著多有益的結(jié)論,指導(dǎo)了生產(chǎn)實(shí)踐。近年來采高不斷增加,2007年國內(nèi)第一個(gè)采高6.3m的淺埋工作面取得成功,從此以后,6m以上綜采技術(shù)被逐步推廣應(yīng)用,2018年國內(nèi)最大采高工作面在上灣煤礦試運(yùn)行,液壓支架額定工作阻力由采高6.3m時(shí)的10800kN增加至26000KN,支護(hù)強(qiáng)度高達(dá)1.83MPa。采高增加后,工作面礦壓強(qiáng)度大幅增加,單純提高支架工作阻力能否從根本上解決淺埋煤層采場頂板控制問題,仍有待進(jìn)一步研究。因此,本文以國內(nèi)最大采高工作面（上灣12401工作面）為背景,研究采場礦壓特征和覆巖結(jié)構(gòu),研究礦壓實(shí)時(shí)預(yù)測方法,為淺埋超大采高工作面支架載荷估算及礦壓預(yù)警提供依據(jù)。論文主要研究成果如下:（1）實(shí)測分析了設(shè)計(jì)采高為7m、8m和8.8m的三個(gè)超大采高工作面礦壓規(guī)律,對比普通埋深和近千米深井,淺埋工作面液壓載荷及動載系數(shù)更大,來壓步距相對較短,礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈,工作面處于初采、末采、... 

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 國外覆巖結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)淺埋煤層開采現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)普通埋深采場覆巖結(jié)構(gòu)理論
        1.2.4 國內(nèi)淺埋采場覆巖結(jié)構(gòu)理論
        1.2.5 礦壓預(yù)測及頂板災(zāi)害防治
    1.3 6m以上淺埋綜采工作面巖層控制存在的主要問題
    1.4 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線
第2章 淺埋超大采高工作面礦壓規(guī)律及影響因素
    2.1 大柳塔礦7m超大采高工作面
        2.1.1 工作面概況
        2.1.2 初采來壓期間礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
        2.1.3 正常開采期間礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
        2.1.4 末采期間礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
    2.2 補(bǔ)連塔礦8m超大采高工作面
        2.2.1 工作面概況
        2.2.2 初采期間礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
        2.2.3 正常開采期間礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
        2.2.4 末采期間礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
    2.3 上灣煤礦8.8m超大采高工作面
        2.3.1 12401工作面概況
        2.3.2 初采期間礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
        2.3.3 正常回采期間礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
        2.3.4 支架適應(yīng)性評價(jià)
    2.4 特殊條件下淺埋工作面礦壓規(guī)律
        2.4.1 工作面過上覆集中煤柱礦壓顯現(xiàn)
        2.4.2 工作面過地表溝谷礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
        2.4.3 工作面過空巷礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
    2.5 淺埋超大采高工作面礦壓特征及影響因素實(shí)測研究
        2.5.1 淺埋超大采高工作面礦壓特征分析
        2.5.2 工作面寬度對工作面礦壓的影響
        2.5.3 采高對工作面礦壓的影響
        2.5.4 埋深對工作面礦壓的影響
    2.6 淺埋工作面礦壓顯現(xiàn)影響因素?cái)?shù)值模擬研究
        2.6.1 數(shù)值模擬模型建立
        2.6.2 推進(jìn)速度對工作面礦壓的影響
        2.6.3 承載比對工作面礦壓的影響
    2.7 本章小結(jié)
第3章 淺埋超大采高工作面覆巖運(yùn)動規(guī)律研究
    3.1 覆巖運(yùn)動規(guī)律實(shí)測研究
        3.1.1 測點(diǎn)布置
        3.1.2 覆巖運(yùn)動規(guī)律分析
        3.1.3 地表沉陷規(guī)律分析
    3.2 覆巖結(jié)構(gòu)及運(yùn)動規(guī)律相似模擬研究
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及參數(shù)
        3.2.2 相似模型的制作和開挖
        3.2.3 模擬數(shù)據(jù)分析
    3.3 覆巖結(jié)構(gòu)運(yùn)動與支架載荷時(shí)空對應(yīng)關(guān)系數(shù)值模擬研究
        3.4.1 亞關(guān)鍵層初次破斷與支架載荷對應(yīng)關(guān)系
        3.4.2 亞關(guān)鍵層周期性運(yùn)動與支架載荷對應(yīng)關(guān)系
        3.4.3 主關(guān)鍵層初次破斷與支架載荷對應(yīng)關(guān)系
        3.4.4 工作面充分采動時(shí)覆巖運(yùn)動與支架載荷對應(yīng)關(guān)系
        3.4.5 主關(guān)鍵層周期運(yùn)動與支架載荷對應(yīng)關(guān)系
    3.4 本章小結(jié)
第4章 淺埋超大采高工作面覆巖“切落體”結(jié)構(gòu)
    4.1 “切落體”結(jié)構(gòu)的提出
    4.2 “切落體”結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析
    4.3 “切落體”結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
        4.3.1 液壓支架合理載荷估算
        4.3.2 在工作面過集中煤柱引發(fā)切頂壓架事故防治中的應(yīng)用
        4.3.3 在工作面過空巷引發(fā)切頂壓架事故防治中的應(yīng)用
    4.4 本章小結(jié)
第5章 基于“切落體”結(jié)構(gòu)的礦壓雙周期實(shí)時(shí)預(yù)測模型
    5.1 采煤循環(huán)周期內(nèi)液壓支架載荷回歸預(yù)測模型
        5.1.1 基于“切落體”結(jié)構(gòu)的支架與圍巖相互作用關(guān)系
        5.1.2 液壓支架載荷實(shí)測分析
        5.1.3 液壓支架載荷實(shí)時(shí)回歸預(yù)測模型
    5.2 頂板運(yùn)動周期內(nèi)循環(huán)末阻力實(shí)時(shí)匹配預(yù)測模型
        5.2.1 循環(huán)末阻力周期性變化曲線聚類分析
        5.2.2 模板曲線構(gòu)建及匹配預(yù)測
    5.3 淺埋工作面礦壓雙周期實(shí)時(shí)預(yù)測模型應(yīng)用
        5.3.1 液壓支架載荷實(shí)時(shí)預(yù)測模型應(yīng)用
        5.3.2 循環(huán)末阻力實(shí)時(shí)預(yù)測模型應(yīng)用
    5.4 本章小結(jié)
第6章 主要結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 不足及展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]我國大采高綜采技術(shù)及圍巖控制研究現(xiàn)狀[J]. 尹希文.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2019(08)
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[3]綜采工作面支架與圍巖雙周期動態(tài)作用機(jī)理研究[J]. 尹希文.  煤炭學(xué)報(bào). 2017(12)
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博士論文
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[6]淺埋煤層長壁開采礦壓特點(diǎn)及其安全開采界限研究[D]. 李鳳儀.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2007

碩士論文
[1]淺埋薄基巖綜采面覆巖破斷機(jī)理及與支架關(guān)系研究[D]. 李正杰.煤炭科學(xué)研究總院 2014
[2]淺埋煤層長壁開采覆巖結(jié)構(gòu)特征研究[D]. 任艷芳.煤炭科學(xué)研究總院 2008
[3]寺河煤礦5.8～6.0m大采高綜采面礦壓規(guī)律研究[D]. 尹希文.煤炭科學(xué)研究總院 2007



本文編號：3710559