發(fā)布時(shí)間：2018-10-05 13:17

【摘要】：本文是以山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司官地煤礦2號、3號煤層為工程背景,運(yùn)用理論計(jì)算、數(shù)值模擬和礦壓觀測等多種手段,對近距離薄煤層群聯(lián)合開采頂板破斷機(jī)理做了深入分析,結(jié)論如下:(1)本文結(jié)合官地煤礦2、3號煤層間頂板條件,將近距離薄煤層層間頂板按其巖性和節(jié)理裂隙發(fā)育情況分為3種,即:不穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)、中等穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)。并根據(jù)這3種層間頂板結(jié)構(gòu),將其破斷形式分為3種,即不穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)為散體破斷,中等穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)為塊體破斷,穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)為板式破斷。(2)分別分析了三種層間頂板結(jié)構(gòu)在下煤層工作面回采過程中的頂板破斷機(jī)理,指出:(1)不穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)為散體破斷,此種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較小,其層間直接頂會(huì)隨著下煤層的開采而冒落,且冒落方式主要是散體塊之間的滑移,此種結(jié)構(gòu)的礦壓顯現(xiàn)非常微弱;(2)中等穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)為塊體破斷,此種破斷方式是以塊體的垮落失穩(wěn)為主,此種結(jié)構(gòu)會(huì)有一定的礦壓顯現(xiàn),但不劇烈;(3)穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)為板式破斷,由于此種結(jié)構(gòu)的層間頂板比較完整,故將其看為一個(gè)薄板,且在工作面的回采過程中其層間頂板表現(xiàn)為O-X”型破斷形式,由于此類層間頂板結(jié)構(gòu)其直接頂巖層具有一定的強(qiáng)度,會(huì)形成一定的支撐結(jié)構(gòu),形成周期來壓現(xiàn)象,故其礦壓顯現(xiàn)比較明顯。(3)根據(jù)薄板礦壓理論,建立了不同開采過程中的四種不同的板結(jié)構(gòu)支撐模型,并對其破斷規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值求解。得出首采工作面直接頂初次破斷最是在長邊和短邊的中點(diǎn)處;首采工作面直接頂周期破斷最是在長固邊的中點(diǎn)和短固邊距離采空區(qū)(?)處;接續(xù)工作面直接頂初次破斷是在長固邊距離采空區(qū)(?)和短固邊的中點(diǎn)處;接續(xù)工作面直接頂周期破斷是在長固邊距離采空區(qū)(?)和短固邊的(?)處。根據(jù)官地煤層3318工作面的工程實(shí)際,將各項(xiàng)數(shù)據(jù)帶入公式計(jì)算后得出3318工作面初次來壓步距為21.4m,周期來壓步距為19.8m。(4)建立了上煤層單獨(dú)開采時(shí)的數(shù)值模擬模型,通過對不同推進(jìn)距離的上煤層工作面頂板垮落情況和礦壓顯現(xiàn)情況分析,確定了上煤層開采時(shí)其工作面上方直接頂巖層的頂初次斷裂發(fā)生在工作面向前開采到25m時(shí),而周期斷裂步距為20m左右。(5)建立了三種不同頂板結(jié)構(gòu)條件下的下煤層開采數(shù)值模擬模型。并對其下煤層3號煤工作面在不同推進(jìn)距離下的頂板下沉情況以及來壓情況進(jìn)行了分析。得出:(1)對于不穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu),由于其層間直接頂為軟弱泥頁巖且節(jié)理裂隙發(fā)育,再加上上煤層的采動(dòng)影響,其直接頂變?yōu)榉浅Ｆ扑榈纳Ⅲw結(jié)構(gòu),在下煤層的開采過程中,這種散體結(jié)構(gòu)的頂板幾乎沒有任何支撐作用,表現(xiàn)為其頂板隨著工作面的向前推進(jìn)持續(xù)冒落,這也就解釋了這種層間頂板結(jié)構(gòu)開采時(shí)礦壓顯現(xiàn)非常微弱的顯現(xiàn)。(2)對于中等穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu),在下煤層的開采過程中,同不穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)不一樣,此類頂板結(jié)構(gòu)有一定的支撐能力,其直接頂垮落也不是隨采隨冒,而是相對于工作面推進(jìn)有一個(gè)5~10m的滯后距離。這正是說明了,此類頂板結(jié)構(gòu)的各個(gè)塊與塊之間在工作面的回采過程中形成了相互支撐的情況,但由于塊體自身尺寸的限制,并不能形成長距離的支撐,所以才會(huì)出現(xiàn)5~10m的滯后距離。(3)對于穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu),在下煤層的開采過程中,其直接頂中較堅(jiān)硬的巖層形成類似于薄板的結(jié)構(gòu),故在開采過程中,能夠出現(xiàn)初次垮落、周期垮落的現(xiàn)象。在層間距為8m,直接頂為4m厚較堅(jiān)硬巖層的情況下,經(jīng)過上述分析可得出下煤層3號煤工作面直接頂?shù)某醮慰迓洳骄酁?0~25m內(nèi),下煤層3號煤工作面直接頂繁榮周期垮落步距為20m左右。(6)通過官地煤礦提供的3318工作面數(shù)據(jù),對3318工作面礦壓數(shù)據(jù)規(guī)律進(jìn)行了分析。得出了3318工作面初次來壓步距為23.8m,3318工作面周期來壓步距為21.3m。這與前面的理論計(jì)算以及數(shù)值模擬的結(jié)果相吻合。
[Abstract]:......
【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】：TD327.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 程志恒;齊慶新;李宏艷;張浪;劉曉剛;;近距離煤層群疊加開采采動(dòng)應(yīng)力-裂隙動(dòng)態(tài)演化特征實(shí)驗(yàn)研究[J];煤炭學(xué)報(bào);2016年02期

2 羅代洪;;急傾斜近距離煤層群巷道合理布置研究[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2015年11期

3 李廣波;寧建國;譚云亮;田成林;王俊;顧清恒;;近距離煤層堅(jiān)硬巖層破斷影響因素分析[J];煤礦安全;2015年08期

4 樊永山;張勝云;;近距離煤層群下行開采下煤層覆巖運(yùn)移規(guī)律模擬[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年08期

5 任艷芳;;淺埋深近距離煤層礦壓及覆巖運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2015年07期

6 南存全;王玉成;商佳新;于永江;;近距離煤層下回采巷道支護(hù)技術(shù)[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年05期

7 張勇;張春雷;趙甫;;近距離煤層群開采底板不同分區(qū)采動(dòng)裂隙動(dòng)態(tài)演化規(guī)律[J];煤炭學(xué)報(bào);2015年04期

8 王家臣;王兆會(huì);;淺埋薄基巖高強(qiáng)度開采工作面初次來壓基本頂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究[J];采礦與安全工程學(xué)報(bào);2015年02期

9 宋保勝;朱時(shí)廷;;寶欣煤礦近距離薄煤層聯(lián)合開采工作面錯(cuò)距研究[J];煤炭技術(shù);2015年03期

10 周勁鋒;劉長友;魯巖;;極近距離煤層聯(lián)合開采采場覆巖活動(dòng)特征及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律[J];煤炭技術(shù);2015年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 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

，

本文編號：2253530