高韧性煤层综放开采顶煤冒放性及弱化效果研究

摘要

综采放顶煤开采已成为我国厚及特厚煤层的主要开采方法，顶煤的冒放性是制约综放开采煤层回收率的重要因素之一，在综放开采之前研究煤层的冒放性具有重要意义。煤层赋存条件的不同决定了其冒放性的差异。难冒放煤层在综采时较难断裂、破碎，不易被放出，回收率较低。高韧性煤层属于难冒放煤层的一种，对其冒放性的分析对综放开采有直接意义。
　　论文先通过室内物理力学试验对某矿5煤的煤样进行了物理力学参数测定，然后在煤样参数的基础上，通过理论分析研究了高韧性煤层的韧性指标与影响其冒放性的主要因素，结果表明该煤层韧性较高，冒放性较差，冒放性等级分类为Ⅳ类，须采取特别弱化措施才能进行综放开采;通过相似材料试验模拟了5煤自然状态下和采取弱化措施后综放开采时的垮落情况，借助埋在顶煤中的微型应力计分析了工作面推进过程中顶煤中的支承压力分布规律;通过UDEC二维数值模拟从弱化前后支架上方煤层的应力、位移、塑性区和垮落情况等方面进行了研究，分析高韧性煤层综放开采时顶煤弱化措施对其冒放性的改善。
　　研究表明，高韧性煤层在受上部岩层支承压力作用时顶煤的挠度（即弯曲变形）较大，抵抗外力破坏能力较强，较难发生破断和碎裂，故冒放性不好;对顶煤采取注水和打眼松动等弱化措施后，顶煤冒放性大大改善，综放开采时顶煤回收率将得到提高。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的提出及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容及研究方法

2 5煤物理力学参数室内测定

2．1 煤层赋存条件

2．2 试验条件及试件制备

2．3 试验测试及结果分析

2．4 试验结论及说明

2．5 本章小结

3 综放开采高韧性煤层冒放性分析

3．1 高韧性煤层的定义与韧性指标

3．2 高韧性煤层冒放性理论分析

3．3 5煤冒放性的主要影响因素分析

3．4 高韧性5煤冒放性评价

3．5 本章小结

4 5煤综放开采相似材料模拟试验

4．1 相似材料模拟试验简介

4．2 相似材料模拟试验设计

4．3 相似条件及相似配比确定

4．4 模型各层的铺设重量及加载重力计算

4．5 开采模拟过程

4．6 试验中顶煤支承压力分布规律

4．7 相似模拟实验顶煤冒放性分析

4．8 本章小结

5 高韧性难冒放煤层综放开采的数值模拟

5．1 UDEC软件简介

5．2 数值模型的设计方案

5．3 数值模拟设计方案

5．4 数值模拟结果与分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间主要成果