本文關鍵詞：復采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及過冒頂區(qū)頂板斷裂特征研究

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【摘要】：對舊采殘留煤柱進行合理有效的復采,既是實現(xiàn)我國煤炭可持續(xù)發(fā)展的重要途徑,又切實解決了當前煤礦資源回收率低的問題,延長了礦井的服務年限,具有重要的的社會意義和經濟價值。本文以圣華煤業(yè)1301復采工作面為工程背景,基于現(xiàn)場調研和地質資料,對復采工作面冒頂區(qū)進行分類,通過相似模擬實驗、理論研究及現(xiàn)場實測,分析得出復采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及過冒頂區(qū)頂板的斷裂特征。具體研究的內容與結論如下:1、通過現(xiàn)場調研歸納了舊采冒頂區(qū)的六種類型:沿底留頂煤層垮落型冒頂區(qū),沿底留頂煤及直接頂垮落型冒頂區(qū),沿底留頂全部垮落型高冒區(qū),沿中留底煤層垮落型冒頂區(qū),沿中留底落煤及直接頂垮落型冒頂區(qū),沿中留底全部垮落型高冒區(qū)。2、相似模擬實驗研究表明:①復采工作面推進至距冒頂區(qū)一定距離時,上方基本頂容易沿冒頂區(qū)前方煤柱邊緣形成高厚度、長跨距的超前大斷裂;②復采工作面周期來壓呈現(xiàn)不規(guī)律的特點,其中過冒頂區(qū)時形成的超前大斷裂對采場來壓影響較大,模擬實驗中各次周期來壓步距分布為9.2m~25m,來壓強度分布為8508KN~16200KN,頂板冒高分布為24.3m~32.8m,超前大斷裂引起的第二次周期來壓強度為16200KN,是初采時的3.21倍,實際回采時應提前做好支護措施;③復采工作面支架的工作阻力隨著其與冒頂區(qū)距離的減小而上升,峰值出現(xiàn)在中間煤柱完全破壞或工作面與冒頂區(qū)貫通處,其數(shù)值隨冒頂區(qū)跨度的增加而增大,工作面在通過冒頂區(qū)時,由于頂煤未能與支架頂梁完全壓實,工作阻力隨之降低。3、分析復采工作面過冒頂區(qū)頂板斷裂的力學模型可知:冒頂區(qū)的存在弱化了礦山壓力沿懸臂梁傳遞的效果,基本頂極易在冒頂區(qū)上方提前斷裂,形成超長的巖塊,支架將受到更多載荷,處于危險狀態(tài)�；谏鲜隼碚摲治�,本文通過理論推導分別得出復采工作面過冒頂區(qū)支架工作阻力的計算方法以及基本頂關鍵巖塊不發(fā)生失穩(wěn)的條件,為實際復采工作面安全通過冒頂區(qū)提供理論依據(jù)。4、現(xiàn)場實測得出復采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律如下:①復采工作面頂板可能出現(xiàn)超前斷裂,致使斷裂后的頂板沿工作面前方下切,使支架前柱受力加大,造成液壓支架偏載現(xiàn)象嚴重且分布不均勻,實測中支架后柱初撐力為前柱的20.4%,后柱的工作阻力僅為前柱的13.8%;②復采工作面頂板來壓不規(guī)律,基于前后柱受力不均且后柱受力多數(shù)為零這一現(xiàn)象,提出以支架后柱受力突變作為頂板來壓的判別標準,并得出各測線周期來壓步距最小7.2m,最大17.2m,平均12.4m;③沿工作面方向,液壓支架處于不同圍巖條件下,工作阻力均呈現(xiàn)為中部大,端頭小的特點;④復采工作面支架推進至冒頂區(qū)前2~7m支架工作阻力明顯增大,而且增大的范圍與冒頂區(qū)的寬度呈正相關的關系,進入冒頂區(qū)時支架工作阻力顯著降低。
【關鍵詞】：殘煤復采 相似模擬 礦壓顯現(xiàn) 斷裂特征
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD323
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景及研究意義10
• 1.2 國內外殘煤復采的研究現(xiàn)狀及存在問題10-13
• 1.2.1 國外殘煤復采的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內殘煤復采的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 目前研究存在的問題13
• 1.3 研究的主要內容及研究路線13-16
• 1.3.1 主要研究內容13-14
• 1.3.2 研究方法及技術路線14-16
• 第二章 圣華煤業(yè)1301復采工作面概況及開采條件16-26
• 2.1 礦井概況及煤層賦存特征16-19
• 2.1.1 舊采區(qū)資源分布16-18
• 2.1.2 其他開采技術條件18
• 2.1.3 1301復采工作面概況18-19
• 2.2 舊采冒頂區(qū)類型19-21
• 2.3 3#煤層及其頂板煤巖力學參數(shù)測定21-25
• 2.3.1 煤、巖樣采集21-22
• 2.3.2 3#煤及其頂板巖層柱狀圖22-25
• 2.3.3 煤巖力學參數(shù)測定結果25
• 2.4 本章小結25-26
• 第三章 復采采場礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及過冒頂區(qū)頂板斷裂特征研究26-48
• 3.1 物理相似模擬方案26-30
• 3.1.1 相似比的確定26-27
• 3.1.2 實驗設備及其參數(shù)27-30
• 3.1.3 模型的制作30
• 3.2 實驗過程30-32
• 3.3 相似模擬的結果與分析32-39
• 3.3.1 復采工作面頂板斷裂垮落特征32-33
• 3.3.2 冒頂區(qū)對頂板斷裂形態(tài)的影響33-34
• 3.3.3 復采工作面頂板運移規(guī)律34-36
• 3.3.4 復采工作面支架的受力分析36-39
• 3.4 復采工作面頂板斷裂特征的力學分析39-45
• 3.4.1 頂板斷裂特征39
• 3.4.2 頂板斷裂時支架工作阻力的確定39-41
• 3.4.3 頂板關鍵塊失穩(wěn)機理41-45
• 3.5 本章小結45-48
• 第四章 1301復采工作面礦壓實測及分析48-72
• 4.1 概況48-49
• 4.1.1 1301復采工作面采煤方法及設備48-49
• 4.1.2 礦壓觀測站（線、點）的布置及設備49
• 4.2 采場礦壓顯現(xiàn)規(guī)律觀測結果及分析49-69
• 4.2.1 復采工作面支架的受力特性50-55
• 4.2.2 復采工作面來壓特征55-58
• 4.2.3 支架對頂板的適應性分析58-61
• 4.2.4 復采工作面過冒頂區(qū)支架的阻力特性分析61-69
• 4.3 本章小結69-72
• 第五章 結論與展望72-76
• 5.1 結論72-74
• 5.2 不足與展望74-76
• 參考文獻76-80
• 致謝80-82
• 附錄A：攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文82
• 附錄B：攻讀碩士學位期間參與的科研項目82

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本文編號：554944