本文關(guān)鍵詞：堅(jiān)硬頂板條件沖擊地壓發(fā)生機(jī)理及控制對(duì)策

  更多相關(guān)文章： 堅(jiān)硬頂板 沖擊地壓 壓縮彈性能 彎曲彈性能 切頂成巷

【摘要】：當(dāng)前,在存在“沖擊傾向性”的煤巖中掘進(jìn)維護(hù)巷道和推進(jìn)回采工作面,導(dǎo)致煤巖在礦山壓力作用下劇烈的震動(dòng)性破壞,引發(fā)“沖擊地壓”、“煤與瓦斯突出”等重大事故災(zāi)害,嚴(yán)重地威脅著我國煤礦安全生產(chǎn)。因此,在深入的研究相關(guān)事故發(fā)生的原因以及事故實(shí)現(xiàn)的條件的基礎(chǔ)上,深化事故控制理論的研究及實(shí)現(xiàn)從根本上排除相關(guān)事故威脅的目標(biāo),是當(dāng)前我國實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的大事。論文采用案例分析、理論模型、數(shù)值模擬、工程實(shí)例驗(yàn)證等方法系統(tǒng)揭示了堅(jiān)硬頂板條件下沖擊地壓災(zāi)害發(fā)生機(jī)理,提出了沖擊地壓控制方法,具體取得如下創(chuàng)新性研究成果。(1)論文明確了在重力場影響下,煤巖中壓縮彈性能與受采動(dòng)影響范圍內(nèi)覆巖的彎曲彈性能構(gòu)成了沖擊地壓主要?jiǎng)恿υ�。并明確指出覆巖彎曲彈性能最大值產(chǎn)生在最大彎矩的部位,由此不難得出回采工作面沖擊地壓是兩部分壓縮彈性能疊加作用的結(jié)果。在采場支承壓力分布的高應(yīng)力區(qū)(即外應(yīng)力場)特別是應(yīng)力高度集中的部位,開掘和維護(hù)巷道是回采巷道發(fā)生沖擊地壓的根源。在存在“內(nèi)應(yīng)力場”的條件下,實(shí)現(xiàn)在采場上覆巖層(即裂斷拱內(nèi)巖層)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入基本穩(wěn)定狀態(tài)的內(nèi)應(yīng)力場中開掘和維護(hù)巷道以及推進(jìn)回采工作面可以可靠地避免沖擊地壓的發(fā)生。(2)論文深化了“沖擊地壓”動(dòng)力源應(yīng)力基礎(chǔ)的研究,指出了成煤經(jīng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)推動(dòng)形成的構(gòu)造應(yīng)力場的應(yīng)力分布特征,并揭示了在原始構(gòu)造應(yīng)力場垂直地表方向的構(gòu)造應(yīng)力可以超過重力的條件,從而糾正了構(gòu)造應(yīng)力場中水平應(yīng)力恒大于垂直應(yīng)力的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。論文正確指出,殘余構(gòu)造應(yīng)力場的高應(yīng)力部位儲(chǔ)存著高強(qiáng)度的壓縮彈性能,在該部位開掘回采巷道和推進(jìn)回采工作面都有誘發(fā)該部位高強(qiáng)度壓縮彈性能釋放,導(dǎo)致強(qiáng)烈沖擊地壓發(fā)生的危險(xiǎn)。(3)采用跳采方法形成的孤島工作面處于煤壁壓縮彈性能和頂板彎曲彈性能疊加作用下,其發(fā)生沖擊地壓的可能性取決于采動(dòng)條件,當(dāng)孤島工作面相鄰工作面長度足夠長(大于老頂初次斷裂步距),其老頂可以充分運(yùn)動(dòng)塌垮時(shí),孤島工作面沒有沖擊危險(xiǎn);相反,當(dāng)孤島工作面相鄰工作面長度小于老頂初次斷裂步距時(shí),孤島工作面有不可避免的沖擊危險(xiǎn)�；谠撜J(rèn)識(shí)提出了跳采工作面沖擊地壓控制方法。(4)闡明了無煤柱開采的技術(shù)體系構(gòu)成,指明了無煤柱開采發(fā)展的方向,及突破的重點(diǎn),描述了切頂成巷結(jié)構(gòu)力學(xué)模型,分析了無煤柱切頂成巷技術(shù)的功能。研發(fā)了用于無煤柱切成巷的柔簾密封裝置及其應(yīng)用方法,設(shè)計(jì)了切頂成巷實(shí)施工藝。(5)在哈拉溝煤礦對(duì)切頂成巷效果進(jìn)行工程驗(yàn)證,并且創(chuàng)新性提出了沖擊地壓PU在線監(jiān)測系統(tǒng),對(duì)施工過程中巷道圍巖進(jìn)行了較為細(xì)致監(jiān)測。結(jié)果表明:切頂成巷取消了煤柱,實(shí)現(xiàn)了無煤柱開采,礦壓顯現(xiàn)較小,可以有效控制沖擊地壓災(zāi)害的發(fā)生。
【關(guān)鍵詞】：堅(jiān)硬頂板 沖擊地壓 壓縮彈性能 彎曲彈性能 切頂成巷
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD324
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 引言10-20
• 1.1 問題的提出10-11
• 1.2 沖擊地壓研究的現(xiàn)狀及深化研究的方向11-16
• 1.3 存在的問題及深化研究的方向16-17
• 1.4 論文研究的內(nèi)容、關(guān)鍵科學(xué)問題及方法和路線17-20
• 2 堅(jiān)硬頂板沖擊地壓案例分析20-42
• 2.1 煤柱護(hù)巷沖擊地壓事故分析20-29
• 2.2 存在構(gòu)造應(yīng)力場沖擊地壓案例分析29-32
• 2.3 跳采工作面沖擊地壓案例分析32-39
• 2.4 本章小結(jié)39-42
• 3 堅(jiān)硬頂板條件沖擊地壓致災(zāi)機(jī)理42-70
• 3.1 研究工作的理論基礎(chǔ)42-52
• 3.2 原始重力應(yīng)力場煤柱護(hù)巷沖擊地壓發(fā)生機(jī)理52-56
• 3.3 構(gòu)造應(yīng)力場擊地壓發(fā)生機(jī)理56-62
• 3.4 開采參數(shù)不當(dāng)引起沖擊地壓發(fā)生機(jī)理62-68
• 3.5 本章小結(jié)68-70
• 4 堅(jiān)硬頂板沖擊地壓發(fā)生機(jī)理數(shù)值模擬70-84
• 4.1 煤柱護(hù)巷應(yīng)力分布特征基礎(chǔ)數(shù)值模擬70-73
• 4.2 不同煤柱寬度應(yīng)力分布規(guī)律73-76
• 4.3 構(gòu)造應(yīng)力場工程開挖應(yīng)力響應(yīng)的數(shù)值模擬76-83
• 4.4 本章小結(jié)83-84
• 5 堅(jiān)硬頂板沖擊地壓控制措施84-96
• 5.1 無煤柱開采技術(shù)構(gòu)成及發(fā)展方向84-87
• 5.2 柔簾密封切頂成巷設(shè)計(jì)87-95
• 5.3 本章小結(jié)95-96
• 6 沖擊地壓PU在線監(jiān)測系統(tǒng)及工程應(yīng)用96-118
• 6.1 沖擊地壓遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)96-101
• 6.2 工程概況101-102
• 6.3 切頂卸壓自動(dòng)成巷設(shè)計(jì)方案102-110
• 6.4 沖擊地壓PU監(jiān)測系統(tǒng)工程應(yīng)用110-116
• 6.5 小結(jié)116-118
• 7 結(jié)語與創(chuàng)新點(diǎn)118-120
• 7.1 結(jié)語118-119
• 7.2 創(chuàng)新點(diǎn)119
• 7.3 展望119-120
• 參考文獻(xiàn)120-128
• 致謝128-130
• 作者簡介130-131

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：972942