深井高地压坚硬顶板采场围岩特性与支护设计方法

摘要

社会对煤炭需求的增长和科学技术的发展致使矿山开采深度也在不断增加,深井开采所面临的问题日益突显.解决这些问题的前提是对这些问题发生的原因作出研究探索,深井高地压坚硬顶板条件下工作面围岩运动特点和支护设计方法就是对问题进行研究的一个方面.本文采用数值模拟分析、理论分析和现场实测数据分析等研究方法,对深井高地压坚硬顶板采场围岩特性与支护设计进行了初步的研究.采用数值模拟和理论分析方法分析了不同采深条件下煤层和顶底板应力状态的变化特征,煤壁破碎区、煤壁变形及支承压力的变化特征等深井高地压坚硬顶板采场围岩特性.在理论分析的基础上对深井坚硬顶板在不同支护强度下的顶板下沉量与顶底板的移近量进行了模拟,得到了深井高地压坚硬顶板采场支架—围岩关系.对坚硬顶板的受力状况进行了理论分析,通过对不同支护方式的数值模拟研究得出了深井坚硬顶板采场的合理支护方式,并对坚硬直接顶板的切顶支护强度作了理论分析.对坚硬顶板不同来压阶段的多种放顶方式的放顶参数进行了分析比较,得到了深井坚硬顶板的合理放顶方式及参数计算方法.综合研究提出了深井高地压坚硬顶板采场的控制设计方法,采用工程实例进行了验证.

目录

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英文文摘

声明

1绪论

1.1课题的提出及意义

1.2国内外研究概况及发展动态

1.3研究的主要内容

1.4方法和技术路线

2深井高地压坚硬顶板采场围岩特性

2.1采场围岩特性研究的意义和内容

2.2原岩应力与采深的关系

2.3不同采深坚硬顶板采场围岩特性的数值模拟

2.3.1数值模型判据

2.3.2ANSYS6.1软件介绍

2.3.3模型的建立

2.3.4模拟结果

2.3.5结果分析

2.4相似材料模拟

2.5结论

3深井高地压坚硬顶板支架——围岩的相互作用关系

3.1概述

3.2坚硬顶板采场支架——围岩系统刚度分析

3.3深井高地压坚硬顶板支架——围岩关系的数值模拟

3.4结论

4坚硬顶板采场的合理支护方式

4.1坚硬直接顶运动特点与控制要求

4.2坚硬顶板受力分析

4.3无特殊支护与有特殊支护的比较

4.4坚硬直接顶板切顶支护强度分析

4.5结论

5坚硬顶板强制放顶的合理方式与参数

5.1坚硬顶板大面积来压的防治措施

5.2不同放顶方式的特性

5.3深井坚硬顶板强制放顶的合理方式

5.4小结

6深井坚硬顶板工作面控制设计方法

6.1控顶方法的选择

6.2工作面支护强度的确定

6.3深井坚硬顶板工作面控制设计的应用

7主要结论

致 谢

参考文献