大倾角中厚煤层坚硬顶板综采采场矿压规律研究

摘要

与缓倾斜近水平煤层不同，大倾角煤层由于煤、岩层沉积结构的特殊性,导致其具有显著的各向异性特征，且随倾角的增大，各向异性越明显，导致大倾角煤层综采开采有其特殊的岩层运动规律和矿压显现特点。大倾角坚硬顶板采场和普通采场的主要区别是矿山压力显现的不同，坚硬顶板采场其矿山压力显现更为剧烈，且易发生冲击矿压。目前为止，我国在大倾角煤层开采过程中的回采工艺、巷道围岩控制、上覆岩层运移规律、矿压显现规律等问题上进行了一定的理论和实验研究，取得了丰富的经验,但对大倾角坚硬顶板工作面矿压显现规律的研究相对较少。煤矿采场矿压研究中，坚硬顶板控制是一项重要研究内容。因此开展本项目的研究有着重要的理论意义和工程应用价值。
　　本文以代池坝煤矿大倾角中厚煤层坚硬顶板3（13）43综采工作面为研究背景，通过理论分析，数值模拟分析、现场实测数据分析等方法，对大倾角中厚煤层坚硬顶板综采工作面的采场矿压分布规律、围岩应力状态、顶板垮落规律、支架围岩关系等方面的内容进行了分析研究。论文取得的主要研究成果如下：
　　①理论分析、数值模拟和现场实测相结合，系统的研究了大倾角中厚煤层坚硬顶板综采工作面的矿压显现规律，确定了直接顶和基本顶的初次和周期垮落步距。
　　②对代池坝13号煤层赋存状态进行矿压分析，结合液压支架的矿压观测，针对其大倾角中厚煤层坚硬顶板情况，得出适合代池坝3（13）43综采工作面液压支架的支护强度、加权平均支护强度参数。
　　③通过对综采液压支架的工作阻力观察分析，得出顶板垮落规律，并对支架的工作适应性、运行特性进行评价，为预测来压、改善工作面的安全环境，提高支护质量提供依据。
　　④在大倾角坚硬顶板情况下，采用预裂爆破强制放顶技术，人为缩短顶板初次来压步距。通过数值模拟、理论分析与现场试验相结合的方法，验证了放顶技术的合理性。

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目录

1 绪 论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及技术路线

2 大倾角坚硬顶板煤层围岩稳定性分析

2.1 大倾角煤层顶板岩层运动规律及矿压显现特征

2.2 大倾角煤层顶板断裂岩块力学结构分析

2.3 大倾角综采工作面支架工作阻力分析

2.4 本章小结

3 大倾角坚硬顶板煤层采场围岩活动数值模拟研究

3.1 软件介绍

3.2 数值模拟计算模型的建立

3.3 数值模拟结果及分析

3.4 大倾角坚硬顶板初次放顶预裂破顶技术

3.5 本章小结

4 矿压实测及其分析

4.1 现场观测条件

4.2 矿压观测方案

4.3 矿压观测结果及分析

4.4 本章小结

5 综合分析

5.1 理论综合分析

5.2 数值模拟结果综合分析

5.3 现场实测结果综合分析

5.4 本章小结

6 主要结论

致谢

参考文献

附录 A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文：