塔山矿大采高综放开采坚硬顶板矿压特征与控制研究

摘要

大同矿区石炭二叠纪煤层储量高达 385 亿吨，赋存条件大多属于特厚煤层。以塔山矿为例，其主采煤层石炭系 3-5#煤层平均开采厚度约 16m，开采地质条件复杂，加之大同矿区煤层具有“两硬”特点，煤层开采后形成巨大空间上方的顶板在开采时矿压显现剧烈，支架压死等顶板事故时有发生，在整合塔山矿一、二盘区相关资料的基础上，采用理论分析、数值模拟与现场实测等方法综合研究了塔山矿大采高综放方面的矿压显现规律与坚硬顶板水力致裂控制效果。 （1）以塔山矿二盘区地质资料为基础，根据 “砌体梁”及“关键层”理论确定出关键层的层位为4号中粒砂岩和8号粉细砂岩，4号中粒砂岩初次来压步距为51.43～62.99m，周期来压步距为26m；8号粉细砂岩初次来压步距为115.11～140.99m，周期来压步距为57.5m。 （2）得出塔山矿大采高综放面工作面中部结构为“悬臂梁-砌体梁”组合结构，并确定出下位直接顶为1～3 号层、上位直接顶为4～7 号层、下位基本顶为8～11 号层、上位基本顶为1 2号层及以上的范围及来压情况。 （3）构建并完善了“砌体梁—悬臂梁”力学模型，构建下位基本顶初次来压以及周期来压时的力学模型，推导出初次来压及周期来压时所需的的延米支架工作阻力计算公式。 此处为公式省略????? ?? ? ? ? ? ? ??? ?? ?? ?? ???? 此处为公式省略? ?? ? ? ?? ? ? ?? ???? （4）通过分析塔山矿8107（实体煤下）和8108（采空区下）两个典型工作面的矿压规律，验证了力学计算的正确性，同时得出塔山矿降低矿压显现的有效手段是在具备开采条件的地方先开采上部4＃煤层。 （5）通过使用UDEC数值模拟软件模拟得知：采取水力致裂措施后可将理论以及实测的55～60m的初次来压步距缩短约一半的距离，顶板下沉量在12～22cm的范围，工作面以一大一小周期来压循环往复，小周期来压步距为 18～27m，大周期来压步距为 42～51m，与理论推导及实测基本相符。

目录

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2015510682+刘建伟+矿业工程

刘建文声明

最终答辩后最终修改大论文

第一章 绪论

第二章 塔山矿大采高综放岩层结构及运动规律的理论研究

第三章 大采高综放面矿压规律研究

第四章 大采高综放面坚硬顶板水力致裂控制数值模拟研究

第五章 大采高综放面坚硬顶板水力致裂控制现场实验

第六章 主要结论与不足

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文