發(fā)布時(shí)間：2017-05-16 02:02

  本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜結(jié)構(gòu)特厚煤層綜放面圍巖采動影響機(jī)理與控制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：針對大同煤礦集團(tuán)特厚煤層綜放開采實(shí)踐中遇到的采場圍巖采動擾動劇烈、穩(wěn)定性控制困難等問題,綜合運(yùn)用現(xiàn)場觀測、理論分析、數(shù)值模擬、相似模擬和工程實(shí)踐等研究方法,對大采高綜放面煤壁片幫嚴(yán)重、含夾矸厚頂煤破碎差、堅(jiān)硬頂板條件下區(qū)段煤柱和巷道維護(hù)困難和失穩(wěn)等采動影響機(jī)理與控制問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究,取得了如下主要?jiǎng)?chuàng)新成果:(1)提出了描述特厚煤層綜放開采垮落帶壓實(shí)特征的采空區(qū)壓實(shí)理論,開發(fā)了反演采空區(qū)壓實(shí)過程的數(shù)值算法和程序;分析了采厚、采高、工作面長度和厚層堅(jiān)硬頂板對特厚煤層綜放采場圍巖塑性區(qū)發(fā)育、煤體強(qiáng)度劣化、采空區(qū)應(yīng)力恢復(fù)、應(yīng)力分布、采空區(qū)側(cè)向頂板斷裂和頂煤破碎等采動顯現(xiàn)特征的影響;揭示了特厚煤層大采高綜放面圍巖大范圍、長時(shí)間、強(qiáng)擾動的影響機(jī)理。(2)建立了大采高綜放面煤壁受力模型,得到了煤壁應(yīng)力和變形的分布規(guī)律,研究了支架阻力、護(hù)幫力、老頂斷裂位置、采高等對煤壁變形的影響,揭示了煤壁拉伸和壓剪破壞的機(jī)理;實(shí)測總結(jié)了大采高綜放面煤壁片幫的三種形式,分析了完整和含裂隙煤壁的破壞演化規(guī)律,揭示了完整煤壁破壞局部化主導(dǎo)的大塊滑落片幫、裂隙誘導(dǎo)的全煤壁大塊片幫和破碎片幫的機(jī)理,并闡述了支架阻力、護(hù)幫機(jī)構(gòu)參數(shù)和工作面停采時(shí)間等對煤壁穩(wěn)定性的影響,提出了增加煤壁穩(wěn)定性的針對性控制措施。(3)理論分析、相似模擬和數(shù)值模擬共同研究了夾矸層對頂煤破碎影響的厚度、層數(shù)和層位效應(yīng);將中上位厚層夾矸和頂煤巖梁分為兩端簡支、一端固支一端簡支和一端固支一端自由三種結(jié)構(gòu),理論分析了這三種結(jié)構(gòu)的平衡條件和垮落演化過程;揭示了夾矸層和頂煤懸頂結(jié)構(gòu)對上部頂煤變形、破碎和運(yùn)移的限制效應(yīng)和滯后工作面大塊冒落的機(jī)理;確定了能準(zhǔn)確表現(xiàn)頂煤變形→斷裂→破碎→冒落全過程的相似模擬材料和配比方案,研制了與真實(shí)支架功能一致的放頂煤模擬支架;數(shù)值分析了深孔預(yù)裂爆破參數(shù)對夾矸層破碎的影響,設(shè)計(jì)了含硬夾矸厚頂煤深孔預(yù)裂爆破方案,并在現(xiàn)場成功實(shí)踐。(4)針對朔南礦區(qū)厚層堅(jiān)硬頂板條件下煤柱失穩(wěn)問題,構(gòu)建了以煤柱整體剛度、煤柱中彈性核和易片幫區(qū)寬度為評價(jià)指標(biāo)的特厚煤層區(qū)段煤柱穩(wěn)定性綜合評價(jià)模型,確定了各指標(biāo)的判別準(zhǔn)則,對煤柱穩(wěn)定性進(jìn)行了分類;揭示了較小尺寸煤柱大面積片幫和巷道大變形的聯(lián)動失穩(wěn)機(jī)理,分析了煤柱承載性能的寬度效應(yīng),確定了區(qū)段煤柱的合理尺寸;研究了采空區(qū)側(cè)向頂板結(jié)構(gòu)對煤柱聚壓規(guī)律的影響,制定了堅(jiān)硬頂板巷旁水壓致裂優(yōu)化煤柱應(yīng)力環(huán)境的圍巖控制方法。該論文有圖157幅,表16個(gè),參考文獻(xiàn)218篇。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)雜結(jié)構(gòu)特厚煤層 采動影響 煤壁片幫 頂煤破碎 區(qū)段煤柱失穩(wěn)
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD823.254
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• Extended Abstract8-25
• 變量注釋表25-27
• 1 緒論27-40
• 1.1 研究背景與意義27-28
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀28-36
• 1.3 主要研究內(nèi)容、方法和技術(shù)路線36-38
• 1.4 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)38-40
• 2 特厚煤層綜放面圍巖采動影響特征40-54
• 2.1 采空區(qū)壓實(shí)理論40-44
• 2.2 數(shù)值模型可行性分析44-46
• 2.3 特厚煤層綜放面圍巖采動影響特征及因素分析46-53
• 2.4 本章小結(jié)53-54
• 3 大采高綜放面煤壁穩(wěn)定性及控制機(jī)理研究54-77
• 3.1 大采高綜放面煤壁變形特征理論分析54-61
• 3.2 大采高綜放面煤壁破壞規(guī)律研究61-70
• 3.3 大采高綜放面煤壁穩(wěn)定性控制機(jī)理70-75
• 3.4 本章小結(jié)75-77
• 4 含夾矸厚頂煤破碎機(jī)理與規(guī)律研究77-99
• 4.1 頂煤相似模擬材料開發(fā)77-79
• 4.2 相似模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)79-83
• 4.3 夾矸賦存狀態(tài)對頂煤破碎的影響83-92
• 4.4 含夾矸厚頂煤破碎機(jī)理分析92-97
• 4.5 本章小結(jié)97-99
• 5 含夾矸厚頂煤破碎規(guī)律的數(shù)值分析及控制技術(shù)99-119
• 5.1 頂煤損傷數(shù)值程序開發(fā)100-104
• 5.2 含夾矸頂煤破碎規(guī)律研究104-109
• 5.3 深孔爆破預(yù)裂硬夾矸層研究109-114
• 5.4 深孔預(yù)裂爆破硬夾矸現(xiàn)場試驗(yàn)114-118
• 5.5 本章小結(jié)118-119
• 6 特厚煤層強(qiáng)采動影響下區(qū)段煤柱失穩(wěn)機(jī)理與控制119-149
• 6.1 煤柱及巷道破壞情況分析119-123
• 6.2 區(qū)段煤柱應(yīng)力分布規(guī)律與演化特征123-131
• 6.3 強(qiáng)采動影響下煤柱穩(wěn)定性評價(jià)及失穩(wěn)機(jī)理分析131-143
• 6.4 現(xiàn)場實(shí)踐143-147
• 6.5 本章小結(jié)147-149
• 7 主要結(jié)論與展望149-151
• 7.1 主要結(jié)論149-150
• 7.2 幾點(diǎn)展望150-151
• 參考文獻(xiàn)151-163
• 作者簡歷163-167
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集167

  本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜結(jié)構(gòu)特厚煤層綜放面圍巖采動影響機(jī)理與控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：369327