云冈矿综放开采“注水-爆破”联合弱化顶煤技术研究

摘要

本论文针对大同矿区云冈矿坚硬顶板、坚硬煤层的特殊条件，采取对顶煤进行“注水—爆破”联合弱化、对顶板进行爆破预裂的复合措施，克服单一弱化措施的不足，发挥各种弱化措施的优点，形成一套对提高两硬厚煤层综放工作面顶煤可放性行之有效的顶煤弱化技术及放顶煤工艺。
　　采用RFPA软件对云岗矿8818工作面顶煤弱化效果进行了预测和分析，在水压和爆破压力双重作用下，水平方向有效影响范围在6.0 m左右，煤体松动效果明显好于单一的顶煤预注水弱化或爆破弱化。对采场覆岩运动参数进行理论与数值模拟计算，工作面弱化后老顶初次来压步距由55 m降低为30 m，周期裂断步距由20 m降低为10m。同时，基于理论分析与数值模拟方法，对联合弱化综放开采顶煤运移及应力分布规律进行研究，顶煤弱化后，采场应力集中系数明显降低。通过工作面开采工程实践，不断对“注水-爆破”联合弱化参数及工艺进行优化，最终得到了适应大同矿区两硬厚煤层特殊条件的联合弱化参数。
　　研究表明，采用联合弱化措施后顶煤可放性由0.603提高到0.812。本论文研究对提高大同矿区综放面的顶煤放出率、提高煤炭资源回收率、实现高产高效具有重要的意义。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 顶煤注水弱化研究现状

1．2．2 爆破弱化研究现状

1．3 研究内容与方法

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法与技术线路

2 综放开采顶煤注水与爆破弱化机理

2．1 顶煤注水弱化作用机理

2．1．1 水对煤物理力学性质影响

2．1．2 压力水对煤体强度影响

2．2 顶煤爆破弱化作用机理

2．2．1 煤体爆破弱化原理

2．2．2 顶煤预先爆破弱化作用形式

2．2．3 爆破、支承压力与支架支撑破煤联合作用

2．3 本章小结

3 综放开采顶煤“注水-爆破”联合弱化效果研究

3．1 矿井概况

3．2 综放开采预注水弱化顶煤数值模拟

3．3 综放开采爆破弱化顶煤数值模拟

3．4 综放工作面注水爆破联合弱化顶煤数值模拟

3．5 本章小结

4 联合弱化综放开采覆岩运动规律研究

4．1 采场覆岩运动参数理论计算

4．2 采场覆岩运动数值模拟

4．2．1 垮落步距分析

4．2．2 覆岩破坏范围分析

4．3 工作面覆岩运动规律参数监测

4．4 本章小结

5 联合弱化综放开采顶煤运移及应力分布规律研究

5．1 采场支承压力发展变化规律理论分析

5．1．1 支承压力及其显现发展阶段

5．1．2 支承压力分布理论分析

5．2 采场支承压力发展变化规律数值模拟

5．3 顶煤运移规律数值分析

5．3．1 顶煤运移几何特征

5．3．2 顶煤运移力学特征

5．4 本章小结

6 “注水—爆破”联合弱化技术工程应用

6．1 煤层注水

6．2 煤体松动预爆破

6．3 顶板预裂

6．4 放煤工艺的优化

6．5 “注水—爆破”联合弱化技术效果分析

6．5．1 “注水—爆破”联合弱化前顶煤可放性评价

6．5．2 “注水—爆破”联合弱化后顶煤可放性评价

6．6 本章小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

作者简历

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