安顺煤矿顶板运动特征及控制技术研究

摘要

我国西南山区的特定地理位置和错综复杂的地形地貌，造就了地表多为起伏变化较大的山地。采场顶板由于受载不均匀、煤层埋深变化强烈，导致山地煤层开采时的矿压显现及顶板运动出现了新特征，对矿井安全高效开采造成了不利影响。本文以安顺煤矿典型采场9100工作面为基础研究对象，综合运用现场调研与实测、数值模拟与理论分析等研究手段，对山地赋存条件下的采场矿压显现规律及顶板运动特征进行了系统研究，主要研究成果如下：
　　（1）基于大量实地调研与文献参考，建立了山地煤层赋存分类体系，为指导不同赋存条件下的采场矿压研究提供了工作基础。依据安顺煤矿9100工作面矿压现场实测结果和数值模拟结果，对采场矿压显现、顶板运动特征、坡体活动与开采沉陷特征进行了研究，得出了顶板破断过程的四个阶段。
　　（2）通过建立多组数值模型，分析了顶板运动的影响因素及影响规律，辨证研究了煤层厚度、煤层埋深、坡体角度与覆岩运动结构的关系，得出煤层厚度、煤层埋深是影响顶板运动结构形成与转变方式的主要因素。
　　（3）运用矿压基础研究理论与力学理论，分析了顶板受力类型、基本顶初次断裂受力状态，推导出了基本顶初次断裂步距。根据结构力学与材料力学，建立了基本顶初次来压和周期来压的结构力学模型，并进行了结构受力分析。
　　（4）根据现有研究成果，按“给定变形”与“限定变形”方案分析了支架与围岩的相互作用关系。采用不同支护强度计算方案，得出了合理有效的支护工作阻力。

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1 绪 论

1.1 课题的提出

1.2 研究目的与意义

1.3 国内外研究现状

1.4 主要研究内容与技术路线

2 采场矿压现场试验研究

2.1 山地煤层赋存分类体系

2.2 基于典型采场现场实测试验的矿压显现规律研究

2.3 本章小结

3 采场覆岩运动规律数值模拟研究

3.1 典型采场采动有限元模拟计算研究

3.2 典型采场覆岩运动规律模拟计算研究

3.3 采场覆岩运动规律影响因素及影响规律研究

3.4 本章小结

4 采场覆岩运动结构与力学特征研究

4.1 采场顶板运动力学特征

4.2 采场顶板破断运动过程

4.3 顶板运动结构类型及受力分析

4.4 本章小结

5 采场覆岩运动控制研究

5.1 采场支架与围岩关系研究

5.2 采场支护强度设计

5.3 采场液压支架关键参数确定

5.4 本章小结

6 主要结论与展望

6.1 主要结论

6.2 创新点

6.3 展 望

致谢

参考文献

附录A