本文關(guān)鍵詞：采空區(qū)下層間巖層及其垮落對特厚煤層開采的影響規(guī)律　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展,淺埋深條件下的工作面已經(jīng)逐漸萎縮。隨著開采深度的增加,采空區(qū)下賦存的單一煤層厚6~25m及以上的特厚煤層開采紛紛展開。以大同礦區(qū)為例,該礦區(qū)主要賦存有侏羅系與石炭系雙系特厚煤層。石炭系特厚煤層開采后覆巖發(fā)生運(yùn)動和破壞,引起侏羅系已經(jīng)穩(wěn)定的采空區(qū)覆巖再次發(fā)生移動。當(dāng)下層特厚煤層與上覆采空區(qū)之間的層間巖層為30~80m時,對于普通工作面,下行開采不會有明顯的安全問題,但是對于采空區(qū)下14m以上的特厚煤層斷裂帶將直接貫通采空區(qū),屬于薄基巖近距離煤層開采。上覆采空區(qū)碎裂巖體在其底部煤層大范圍開挖后,自承能力不強(qiáng),以某種碎裂結(jié)構(gòu)形式傳遞載荷并作用在下伏基巖上。當(dāng)基巖不足以形成結(jié)構(gòu)時,上層采空區(qū)與下層采空區(qū)全厚貫通,工作面將出現(xiàn)全厚切落式壓架事故,工作面頂板很難具有可控性。采空區(qū)下特厚煤層大采高綜放采場上覆巖層的結(jié)構(gòu)將形成一種近似于淺埋深而又非淺埋深、似厚沖積層而又非厚沖積層的的結(jié)構(gòu),其采場覆巖結(jié)構(gòu)有其自身的特殊性。本文通過對采空區(qū)下特厚煤層開采過程中的覆巖進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,利用相似模擬、數(shù)值模擬以及理論分析等手段進(jìn)行對比試驗(yàn),動態(tài)分析煤巖失穩(wěn)災(zāi)變過程,結(jié)合工程現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù),研究在不同厚度及巖性的層間巖層條件下的采場覆巖結(jié)構(gòu)及垮落特征,分析采空區(qū)下特厚煤層大采高綜放開采上覆巖層結(jié)構(gòu)形式及力學(xué)傳遞機(jī)理與變形失穩(wěn)條件,尋求控制煤巖動力災(zāi)害的主控煤巖層及結(jié)構(gòu)形成與失穩(wěn)條件;分析上層采空區(qū)與下層采空區(qū)全厚貫通切落壓架的條件并建立對應(yīng)判斷準(zhǔn)則,分析支架工作阻力確定原則和方法。得出主要結(jié)論如下:(1)從層間巖層結(jié)構(gòu)垮落是否對下層煤開采有直接影響的角度分析,將下層煤垮落帶是否與上層煤采空區(qū)貫通作為近距離煤層的界限。針對采空區(qū)下15m特厚煤層而言,堅(jiān)硬層間巖層厚度小于60m時,屬于較薄巖層,松軟巖層層間巖層厚度小于15m時,屬于較薄巖層。以斜溝煤礦為例,層間巖層小于56m時,屬于較薄層間巖層。(2)當(dāng)層間巖層較薄時,層間巖層垮落時是以塊體結(jié)構(gòu)的形式垮落,上覆巖層是以“拱結(jié)構(gòu)”的形式垮落;當(dāng)層間巖層較厚時,層間巖層是以“拱結(jié)構(gòu)”的形式垮落。層間巖層較薄時的頂煤初次垮落、直接頂初次垮落和基本頂初次來壓、液壓支架最大工作阻力等出現(xiàn)的要相對較早,但對周期來壓步距、頂煤垮落角、直接頂垮落角、基本頂垮落角以及矸石堆積角以及垮落巖體充填滿采空區(qū)時工作面推進(jìn)的距離等影響不大。(3)堅(jiān)硬頂板條件下的應(yīng)力變化趨勢與松軟頂板條件下的應(yīng)力變化趨勢大致相同,但其峰值等應(yīng)力值稍大于同等條件下的松軟頂板的應(yīng)力峰值等應(yīng)力值。(4)分析得出了采空區(qū)下不同層間巖層條件下支架工作阻力的計(jì)算公式,闡述了采空區(qū)下特厚煤層采場壓架機(jī)理,提出了采空區(qū)積水原位弱化主控煤巖層的思路。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TD823.254

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 湯國水;朱志潔;韓永亮;李志;;基于微震監(jiān)測的雙系煤層開采覆巖運(yùn)動與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系[J];煤炭學(xué)報;2017年01期

2 吳士良;劉思利;佟金婉;王建行;史晨昊;趙吉玉;;綜采采場頂板結(jié)構(gòu)模型及“支架-圍巖”關(guān)系研究[J];山東科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2016年04期

3 劉思利;;采場上覆巖層垮落步距計(jì)算方法[J];中州煤炭;2015年02期

4 陳鎣;張宏偉;朱志潔;于斌;霍利杰;;雙系煤層開采相互影響下的覆巖運(yùn)動與破壞規(guī)律分析[J];中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報;2014年03期

5 王寅浩;;厚松散層大采高條件下圍巖拱形垮落的運(yùn)動規(guī)律[J];煤礦安全;2014年08期

6 劉子馨;;開采后圍巖移動的礦壓特征與回采工作面支撐壓力[J];黑龍江科學(xué);2014年06期

7 張宏偉;朱志潔;霍利杰;陳鎣;霍丙杰;;特厚煤層綜放開采覆巖破壞高度[J];煤炭學(xué)報;2014年05期

8 于斌;劉長友;楊敬軒;劉錦榮;;大同礦區(qū)雙系煤層開采煤柱影響下的強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)機(jī)理[J];煤炭學(xué)報;2014年01期

9 王金華;;特厚煤層大采高綜放開采關(guān)鍵技術(shù)[J];煤炭學(xué)報;2013年12期

10 楊敬軒;劉長友;楊宇;李建偉;;淺埋近距離煤層房柱采空區(qū)下頂板承載及房柱尺寸[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報;2013年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 汪鋒;采動覆巖結(jié)構(gòu)的“關(guān)鍵層—松散層拱”理論及其應(yīng)用研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

2 焦雪峰;厚煤層舊采區(qū)復(fù)采礦壓規(guī)律及其應(yīng)用研究[D];太原理工大學(xué);2016年

3 張小強(qiáng);厚煤層殘煤復(fù)采采場圍巖控制理論及其可采性評價研究[D];太原理工大學(xué);2015年

4 朱志潔;大同礦區(qū)堅(jiān)硬頂板運(yùn)動特征及對綜放工作面礦壓影響研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2015年

5 王方田;淺埋房式采空區(qū)下近距離煤層長壁開采覆巖運(yùn)動規(guī)律及控制[D];中國礦業(yè)大學(xué);2012年

6 張百勝;極近距離煤層開采圍巖控制理論及技術(shù)研究[D];太原理工大學(xué);2008年

7 馬其華;長壁采場覆巖“O”型空間結(jié)構(gòu)及相關(guān)礦山壓力研究[D];山東科技大學(xué);2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭體鳴;青崗坪煤礦42104綜放面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及支架工作阻力研究[D];西安科技大學(xué);2015年

2 陳現(xiàn)輝;大同礦區(qū)雙系煤層開采覆巖大范圍運(yùn)動規(guī)律及結(jié)構(gòu)特征研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

3 李志梁;采高及關(guān)鍵層層位對覆巖裂隙演化影響的實(shí)驗(yàn)研究[D];西安科技大學(xué);2014年

4 郝雷;杭來灣煤礦30101綜采工作面礦壓規(guī)律研究[D];西安科技大學(xué);2013年

5 劉全;弱黏結(jié)頂板巨厚煤層大采高綜放工藝參數(shù)及覆巖移動規(guī)律研究[D];安徽理工大學(xué);2013年

6 張文陽;厚煤層上分層巷柱開采區(qū)殘煤復(fù)采工作面礦壓特征的研究[D];太原理工大學(xué);2013年

7 翟紅勝;大傾角6~7m厚煤層綜放開采支架與圍巖關(guān)系研究[D];西安科技大學(xué);2012年

8 郭浩森;特厚煤層綜放采場礦壓顯現(xiàn)特征及覆巖移動規(guī)律研究[D];河南理工大學(xué);2012年

9 高宏;古書院礦15#煤堅(jiān)硬頂板“三帶”分布研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2012年

10 劉明亮;仰采綜放工作面支架圍巖穩(wěn)定性及其控制研究[D];西安科技大學(xué);2011年

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本文編號：1315906