本文關鍵詞：石灰?guī)r頂板沿空留巷機理及參數(shù)研究

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【摘要】：堅硬頂板在我國分布廣泛。石灰?guī)r作為一種典型堅硬頂板,具有較高抗拉強度,另外其韌性好、難斷裂。在工作面回采過程中,石灰?guī)r頂板易“懸而不落”,安全隱患多。沿空留巷技術是我國煤炭開采的一個重要方向,其在提高煤炭回收率、降低巷道掘進率等方面具有諸多優(yōu)點。本文以石灰?guī)r頂板為研究背景,研究該條件下實施沿空留巷技術的機理,為確定沿空留巷各項技術參數(shù)提供依據(jù),在確保留巷成功的前提下,降低留巷成本,同時為其他礦井在石灰?guī)r頂板條件下實施沿空留巷技術提供借鑒。首先以石灰?guī)r頂板是否發(fā)生斷裂為依據(jù),將頂板運動劃分為頂板發(fā)生破斷,出現(xiàn)周期來壓和頂板未發(fā)生貫穿性破斷,出現(xiàn)緩慢下沉兩種情況。對兩種情況下石灰?guī)r頂板沿空留巷頂板活動規(guī)律進行研究。其次,分別利用“疊加層板”理論和“彈性基礎板”理論,建立石灰?guī)r頂板沿空留巷兩種力學模型,對兩種情況下沿空留巷支護—圍巖作用機理進行系統(tǒng)分析,并對兩種情況下巷旁支護體各項參數(shù)進行理論計算。然后,將石灰?guī)r頂板達到其極限跨距時最大撓曲量與石灰?guī)r頂板下部自由空間量進行比較,從而對石灰?guī)r頂板是否發(fā)生破斷進行判定。之后,以顯德汪礦1493工作面石灰?guī)r頂板為施工背景,判斷其大青灰?guī)r屬緩慢下沉運動形式。通過經(jīng)濟比較,確定了充填包體架設在巷道內(nèi),另外在充填體一側進行掘巷的沿空留巷方案,并對巷道支護方案進行優(yōu)化。最后,通過數(shù)值模擬,對沿空留巷方案及參數(shù)進行預測驗證,結果表明,該沿空留巷方案及參數(shù)合理可行,能夠確保留巷順利實現(xiàn)。
【關鍵詞】：石灰?guī)r 堅硬頂板 沿空留巷 機理 參數(shù)優(yōu)化
【學位授予單位】：河北工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD353
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 項目背景及研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 采場覆巖活動規(guī)律研究綜述12
• 1.2.2 沿空留巷覆巖活動規(guī)律研究綜述12-13
• 1.2.3 沿空留巷巷旁支護阻力研究綜述13
• 1.2.4 存在的主要問題13
• 1.3 本論文研究的主要內(nèi)容、方法及技術路線13-15
• 第2章 石灰?guī)r頂板沿空留巷頂板活動規(guī)律15-21
• 2.1 采場覆巖運動規(guī)律理論15-16
• 2.2 石灰?guī)r頂板發(fā)生破斷的結構形式及規(guī)律16-18
• 2.3 石灰?guī)r頂板發(fā)生破斷時圍巖活動分期規(guī)律及特征18-19
• 2.4 石灰?guī)r頂板未發(fā)生破斷的運動形式及規(guī)律19-20
• 2.5 本章小結20-21
• 第3章 石灰?guī)r頂板沿空留巷支護-圍巖作用機理21-47
• 3.1 石灰?guī)r頂板發(fā)生破斷時沿空留巷力學模型21-22
• 3.2 石灰?guī)r頂板未發(fā)生破斷時沿空留巷力學模型22
• 3.3 石灰?guī)r頂板破斷時沿空留巷支護-圍巖作用機理22-35
• 3.3.1 頂板運動前期力學模型與支護-圍巖作用關系22-28
• 3.3.2 頂板運動過渡期力學模型與支護阻力計算28-32
• 3.3.3 頂板運動后期支護阻力計算32-33
• 3.3.4 巷旁支護體對沿空留巷頂板下沉的影響33-35
• 3.4 石灰?guī)r頂板未破斷時沿空留巷支護-圍巖作用機理35-40
• 3.4.1 石灰?guī)r頂板變形曲線分析35-37
• 3.4.2 巷旁支護體區(qū)石灰?guī)r頂板彎曲變形特征37
• 3.4.3 采空區(qū)石灰?guī)r頂板彎曲變形特征37-38
• 3.4.4 巷旁支護體支護阻力與頂板下沉的關系38-39
• 3.4.5 巷旁支護體支護阻力對頂板下沉的作用39-40
• 3.5 石灰?guī)r頂板破斷判定條件40-42
• 3.5.1 石灰?guī)r頂板達到極限跨距時最大撓曲量41-42
• 3.5.2 石灰?guī)r頂板下部自由空間42
• 3.5.3 石灰?guī)r頂板破斷判定42
• 3.6 石灰?guī)r頂板沿空留巷巷旁支護其他參數(shù)的確定42-45
• 3.7 本章小結45-47
• 第4章 顯德汪礦石灰?guī)r頂板沿空留巷技術研究47-67
• 4.1 采區(qū)概況及地質特征47-48
• 4.1.1 采區(qū)位置、范圍及邊界47
• 4.1.2 水文地質情況47
• 4.1.3 工作面地質條件47-48
• 4.1.4 地質構造特征48
• 4.2 工作面生產(chǎn)技術條件48-49
• 4.2.1 工作面巷道布置48
• 4.2.2 巷道支護設計及工程量48-49
• 4.3 沿空留巷技術實施必要性49
• 4.4 1493工作面大青灰?guī)r頂板破斷判定49-51
• 4.4.1 1493工作面大青灰?guī)r達到極限跨距時最大撓曲量50
• 4.4.2 1493工作面大青灰?guī)r下部自由空間50-51
• 4.4.3 大青灰?guī)r頂板破斷判定51
• 4.5 1493工作面沿空留巷參數(shù)確定51-59
• 4.5.1 1493工作面巷旁支護體材料的選擇51-52
• 4.5.2 充填硐室選擇以及充填設備布置52-53
• 4.5.3 充填體的幾何形狀及尺寸確定53-54
• 4.5.4 充填體位置的確定54-57
• 4.5.5 沿空留巷超前支護設計57-58
• 4.5.6 斷層區(qū)域（巷道高度異常區(qū)域）頂板支護設計58-59
• 4.5.7 坡度較大區(qū)域沿空留巷支護設計59
• 4.6 1493工作面沿空留巷成本計算59-64
• 4.6.1 沿空留巷煤柱回收及節(jié)約打鉆費用計算60
• 4.6.2 沿空留巷費用計算60-64
• 4.7 1493工作面沿空留巷礦壓監(jiān)測64-65
• 4.7.1 礦壓監(jiān)測內(nèi)容64-65
• 4.7.2 測站位置65
• 4.8 本章小結65-67
• 第5章 石灰?guī)r頂板沿空留巷數(shù)值模擬研究67-74
• 5.1 FLAC~(3D)基本介紹67
• 5.2 1493工作面沿空留巷效果數(shù)值模擬預測67-72
• 5.2.1 數(shù)值分析模型67-68
• 5.2.2 生成原始應力場68-69
• 5.2.3 巷道開挖及支護模擬分析69-70
• 5.2.4 煤層回采及留巷模擬分析70-72
• 5.3 本章小結72-74
• 第6章 結論與展望74-76
• 6.1 主要結論74-75
• 6.2 展望75-76
• 致謝76-77
• 參考文獻77-81
• 作者簡介81
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文和參加科研情況81-83

【參考文獻】

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本文編號：749855