本文關鍵詞：特厚煤層堅硬頂板破斷動載特征及巷道圍巖控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：朔南礦區(qū)是一個新建的特大型礦區(qū),區(qū)內(nèi)煤層厚度大、開采條件復雜,而且煤層上方賦存有多層堅硬難冒放頂板。在特厚煤層綜放開采過程中,采場尤其是采空區(qū)后方的沿空巷道呈現(xiàn)出強烈動力顯現(xiàn)特征,嚴重威脅到礦井的安全高效生產(chǎn)。因此,本文以麻家梁煤礦為研究背景,結(jié)合井田區(qū)域構(gòu)造特征、煤巖賦存條件和開采技術(shù)要求,綜合采用現(xiàn)場調(diào)研、理論分析、數(shù)值模擬計算、相似材料模擬實驗以及現(xiàn)場實測等研究手段,系統(tǒng)研究了堅硬頂板條件下特厚煤層綜放開采的礦壓顯現(xiàn)特征及動載作用機理,針對性地提出了基于水壓致裂弱化控制和抗動載作用支護系統(tǒng)的沿空巷道圍巖控制原理和技術(shù)途徑。(1)麻家梁煤礦受到煤巖地質(zhì)構(gòu)造特征和開采技術(shù)條件的影響,頻繁出現(xiàn)工作面來壓強度大、煤壁片幫、支架損壞、沿空巷道強烈位移、支護結(jié)構(gòu)嚴重破壞等強烈礦壓顯現(xiàn)特征。工作面液壓支架初撐力普遍不足,基本頂來壓步距大、強度高、動載系數(shù)大,并且呈現(xiàn)強弱交替的大、小周期來壓規(guī)律,采動支承應力波及范圍大、影響程度高,沿空巷道呈現(xiàn)階段性的動載變形特征。(2)研究得到了特厚煤層雙硬頂板破斷方式和垮落步距,指出特厚煤層低位雙硬頂板破斷失穩(wěn)呈現(xiàn)下位“懸臂梁”與上位“砌體梁”結(jié)構(gòu)。在此基礎上,揭示了特厚煤層低位雙硬頂板破斷失穩(wěn)是導致采場工作面強礦壓顯現(xiàn)特征的主要影響因素。(3)判定并驗證了麻家梁煤礦上覆巖層主關鍵層的位置,建立了堅硬頂板破斷的動載作用模型,揭示了下位采場及沿空巷道動載強度與上覆堅硬頂板破斷動載源強度之間的關系,并分別確定了采場和沿空巷道強烈動載特征的作用機理和主控巖層。(4)分析了不同屬性、不同方向的動載應力波對巷道圍巖穩(wěn)定性的影響程度和規(guī)律,提出了動載應力波之間的相互疊加效應導致巷道迎波側(cè)和背波側(cè)出現(xiàn)拉應力并產(chǎn)生積累損傷和強烈變形,為巷道圍巖的危險部位;通過數(shù)值計算得到了巷道圍巖分別在有、無支護和動、靜載作用條件下的動力響應特征。(5)研究了不同水壓致裂方式的作用效果,提出了堅硬頂板水壓致裂弱化控制技術(shù),確定了合理的施工工藝和關鍵參數(shù);優(yōu)化了采區(qū)巷道布置方式和參數(shù),建立了以高強蛇形讓壓吸能錨桿為核心的抗動載支護系統(tǒng)和相應的設計方法,并將以上研究技術(shù)成功應用于現(xiàn)場工程實踐。
【關鍵詞】：特厚煤層 堅硬頂板 破斷規(guī)律 應力監(jiān)測 動載特征 應力波 水壓致裂 弱化吸能
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD327.2;TD353
【目錄】：

• 致謝4-7
• 摘要7-8
• Abstract8-10
• Extended Abstract10-28
• 變量注釋表28-33
• 1 緒論33-53
• 1.1 概述33-34
• 1.2 研究背景及意義34-37
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀37-51
• 1.4 研究內(nèi)容51
• 1.5 研究方法及思路51-53
• 2 特厚煤層綜放開采礦壓顯現(xiàn)特征53-85
• 2.1 麻家梁井田煤層賦存特征53-56
• 2.2 生產(chǎn)地質(zhì)條件概述56-59
• 2.3 煤巖體物理力學參數(shù)測試59-66
• 2.4 特厚煤層綜放開采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律監(jiān)測66-83
• 2.5 本章小結(jié)83-85
• 3 特厚煤層開采強礦壓顯現(xiàn)機理探究85-135
• 3.1 低位雙硬頂板破斷失穩(wěn)特征85-107
• 3.2 高位關鍵層位置的判定107-115
• 3.3 堅硬頂板破斷的動載效應115-133
• 3.4 本章小結(jié)133-135
• 4 動載應力波擾動作用下巷道動力響應135-161
• 4.1 數(shù)值計算模型與方案135-140
• 4.2 巷道對不同應力波參數(shù)的動力響應140-150
• 4.3 巷道對不同方向應力波的動力響應150-154
• 4.4 巷道穩(wěn)定性的動力響應154-159
• 4.5 本章小結(jié)159-161
• 5 堅硬頂板弱化控制與沿空巷道圍巖控制161-196
• 5.1 堅硬頂板水壓致裂弱化控制161-171
• 5.2 巷道布置合理優(yōu)化171-177
• 5.3 動載作用下沿空巷道吸能控制177-194
• 5.4 本章小結(jié)194-196
• 6 主要結(jié)論196-200
• 6.1 基本結(jié)論196-198
• 6.2 創(chuàng)新點198
• 6.3 研究展望198-200
• 參考文獻200-210
• 作者簡歷210-213
• 學位論文數(shù)據(jù)集213

  本文關鍵詞：特厚煤層堅硬頂板破斷動載特征及巷道圍巖控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：381384