坚硬顶板大采高沿空掘巷支护关键技术

摘要

我国厚煤层的煤炭储量十分丰富且分布广泛，全国拥有厚煤层的生产矿井占生产矿井总数的40.6%，可采储量占生产矿井总储量的45%。厚煤层开采一般有大采高、综采放顶煤和分层开采三种开采方法。由于大采高工作面具有生产能力大、自动化程度高、回采率和生产效率高、安全条件和经济效益好等特点，逐渐成为目前国内外厚煤层开采的首选采煤工艺。
　　本文以济宁三号煤矿为原型，综合采用理论分析、数值模拟及工程实践等方法对大采高沿空掘巷稳定性和支护技术进行了研究。首先，根据砌体梁结构的S-R稳定理论，建立大采高综采和综放开采两种结构力学模型，推导出了水平挤压力和剪力的对应公式，绘制了弹塑性支承压力曲线，直观地反映出采空区侧向煤体内支承压力分布规律；其次，根据UDEC2D离散元数值模拟软件，分析了基本顶断裂结构对于沿空掘巷稳定性的影响；对煤厚为3m、4m、5m、6m四种不同情况下沿空巷道围岩应力环境和变形特征进行了研究，同时将大采高综采和综采放顶煤进行对比，分析了不同开采工艺所对应的沿空巷道围岩变形规律；最后，对济宁三号煤矿5312工作面沿空巷道进行支护设计，并观测分析了巷道围岩稳定性效果，验证了支护参数设计的合理性和科学性。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题的提出及研究的意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究的主要内容、目标和技术路线

2 工作面上覆岩层运动结构及支承压力研究

2.1 53 下11工作面上覆岩层运动状态

2.2 沿空掘巷顶板破断机理

2.3 沿空巷道上覆岩体铰接结构力学分析

2.4 采空区侧向支承压力分布研究

2.5 本章小结

3 坚硬顶板沿空巷道围岩变形机理研究

3.1 沿空巷道围岩变形力学机理研究

3.2 坚硬顶板沿空掘巷围岩变形特征及影响因素分析

3.3 本章小结

4 坚硬顶板大采高沿空掘巷支护技术

4.1 沿空巷道断面设计

4.2 煤厚6m时沿空巷道支护方式及支护参数选择

4.3 本章小结

5 济宁三号煤矿沿空掘巷围岩稳定性实测

5.1 煤层赋存条件及沿空巷道的支护实验

5.2 53 下12工作面沿空巷道围岩变形分析

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 主要创新点与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果