大采高综采工作面支架-围岩关系研究

摘要

随着厚煤层综采技术的不断发展，以及大采高综采设备的不断推陈出新，大采高综采工作面支架-围岩关系的研究逐渐成为人们关注的焦点。厚煤层大采高综采条件下，具有采场开采空间大、岩层垮落范围增大、工作面发生支架压死或支架损坏的事故率高的特点，因此研究液压支架与顶板围岩间的相互作用关系，对保证厚煤层矿井安全生产具有重要的现实意义。
　　首先，本文通过现场实测和数值模拟(FLAC3D)相结合的手段，对大采高综采工作面的矿压显现特征进行了分析。通过对上湾矿12401大采高综采工作面的矿压观测，可知大采高综采条件下周期来压步距比较小，通过FLAC3D数值模拟发现大采高综采条件下顶板的应力出现明显增加，超前支承压力的峰值也出现明显增加。
　　其次，通过理论分析与数值模拟(UDEC)相结合的方法，建立力学模型对大采高综采工作面顶板的断裂运动进行了研究。根据薄板理论分别建立了大采高综采顶板初次破断、顶板周期破断力学模型，分别推导了对应模型的挠曲面方程；结合工程概况运用UDEC软件建立了平面应变模型，对大采高综采工作面上部岩层的破断运移进行了模拟分析。
　　然后，结合围岩与支架相互作用机理理论分析和开采期间对现场初撑力和循环末阻力的实测统计，对大采高综采工作面支架-围岩的适应性进行了研究。其中围岩与支架作用机理分析包括支架围岩系统刚度分析和支架围岩力学模型分析，得到了围岩-支架维持稳定的三个基本条件；现场实测统计表明，液压支架循环末阻力与初撑力呈正比线性关系，支架初撑力越大，循环末阻力越大。
　　最后，对大采高支架载荷特性进行了分析，然后利用FLAC3D对液压支架主要零部件进行了建模、组装；最后对支架结构进行了优化分析。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 大采高综采技术国内外研究现状

1.3主要研究内容及技术路线

第二章 大采高综采工作面矿压显现特征分析

2.1大采高综采工作面现场条件介绍

2.2 大采高综采工作面矿压显现规律监测分析

2.3大采高综采工作面矿压显现数值模拟研究

2.4本章小结

第三章 大采高工作面顶板断裂运动规律及特征

3.1大采高综采工作面顶板断裂力学模型分析计算

3.2大采高综采工作面顶板断裂运动规律数值模拟

3.3本章小结

第四章 支架-围岩的适应性分析

4.1大采高综采工作面支架-围岩系统相互作用机理分析

4.2大采高综采工作面液压支架合理工作阻力及其装备的确定

4.3工作面液压支架承载特性及其适应性分析

4.4本章小结

第五章 大采高围岩-液压支架关系数值模拟分析

5.1数值模型建立

5.2工作面推进过程中围岩-液压支架关系分析

5.3液压支架工作阻力确定

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望与不足

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文及参与的科研项目