【摘要】：本文是以山西焦煤西山煤電集團公司官地煤礦2號、3號煤層為工程背景,運用理論計算、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)合開采頂板破斷機理做了深入分析,結論如下:(1)本文結合官地煤礦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)定層間頂板結構、中等穩(wěn)定層間頂板結構、穩(wěn)定層間頂板結構。并根據(jù)這3種層間頂板結構,將其破斷形式分為3種,即不穩(wěn)定層間頂板結構為散體破斷,中等穩(wěn)定層間頂板結構為塊體破斷,穩(wěn)定層間頂板結構為板式破斷。(2)分別分析了三種層間頂板結構在下煤層工作面回采過程中的頂板破斷機理,指出:(1)不穩(wěn)定層間頂板結構為散體破斷,此種結構強度較小,其層間直接頂會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,此種結構的礦壓顯現(xiàn)非常微弱;(2)中等穩(wěn)定層間頂板結構為塊體破斷,此種破斷方式是以塊體的垮落失穩(wěn)為主,此種結構會有一定的礦壓顯現(xiàn),但不劇烈;(3)穩(wěn)定層間頂板結構為板式破斷,由于此種結構的層間頂板比較完整,故將其看為一個薄板,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構其直接頂巖層具有一定的強度,會形成一定的支撐結構,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構支撐模型,并對其破斷規(guī)律進行了數(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處;首采工作面直接頂周期破斷最是在長固邊的中點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工作面的工程實際,將各項數(shù)據(jù)帶入公式計算后得出3318工作面初次來壓步距為21.4m,周期來壓步距為19.8m。(4)建立了上煤層單獨開采時的數(shù)值模擬模型,通過對不同推進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,而周期斷裂步距為20m左右。(5)建立了三種不同頂板結構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距離下的頂板下沉情況以及來壓情況進行了分析。得出:(1)對于不穩(wěn)定層間頂板結構,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影響,其直接頂變?yōu)榉浅Ｆ扑榈纳Ⅲw結構,在下煤層的開采過程中,這種散體結構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持續(xù)冒落,這也就解釋了這種層間頂板結構開采時礦壓顯現(xiàn)非常微弱的顯現(xiàn)。(2)對于中等穩(wěn)定層間頂板結構,在下煤層的開采過程中,同不穩(wěn)定層間頂板結構不一樣,此類頂板結構有一定的支撐能力,其直接頂垮落也不是隨采隨冒,而是相對于工作面推進有一個5~10m的滯后距離。這正是說明了,此類頂板結構的各個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,所以才會出現(xiàn)5~10m的滯后距離。(3)對于穩(wěn)定層間頂板結構,在下煤層的開采過程中,其直接頂中較堅硬的巖層形成類似于薄板的結構,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。這與前面的理論計算以及數(shù)值模擬的結果相吻合。
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【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD327.2

【參考文獻】

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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應力-裂隙動態(tài)演化特征實驗研究[J];煤炭學報;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];煤炭科學技術;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移規(guī)律模擬[J];遼寧工程技術大學學報(自然科學版);2015年08期

5 任艷芳;;淺埋深近距離煤層礦壓及覆巖運動規(guī)律研究[J];煤炭科學技術;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技術[J];遼寧工程技術大學學報(自然科學版);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)采動裂隙動態(tài)演化規(guī)律[J];煤炭學報;2015年04期

8 王家臣;王兆會;;淺埋薄基巖高強度開采工作面初次來壓基本頂結構穩(wěn)定性研究[J];采礦與安全工程學報;2015年02期

9 宋保勝;朱時廷;;寶欣煤礦近距離薄煤層聯(lián)合開采工作面錯距研究[J];煤炭技術;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特征及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律[J];煤炭技術;2015年02期

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本文編號：2253530