华泓煤业短壁连采工艺矿压规律及围岩控制技术研究

摘要

随着国民经济的不断发展，能源需求不断上升，然而中国的资源条件使得我国在可持续发展时期只能依赖以煤为主的一次性能源结构，这对煤矿生产企业实现高效、经济开采提出了更高的要求。经过多年大规模粗放性开采，适合长壁开采的煤层日益减少，且因长壁开采造成的残留煤柱、残采区和不规则块段等煤炭资源储量逐年上升。针对这些问题，国内外专家学者提出短壁综合机械化开采工艺的解决途径，简称短壁连采。短壁连采技术的推广应用，可以最大限度地回收矿井边角煤和残留煤柱等不可再生的煤炭资源，延长矿井服务年限，不断提高煤炭企业经济效益，对保持煤炭工业可持续发展具有重要意义。
　　作为一种新型的采煤方法，短壁连采工艺已经在一些矿区取得了小范围的成功应用，但对于其采场覆岩空间结构和破坏特征、工作面矿压显现规律等问题深入研究的较少，应用连续采煤机短壁开采工艺时面临一些新的问题，如由于对短壁采场矿压显现规律不明确以及块段宽度和各类煤柱尺寸不合理，导致煤柱塑性区较大，回采巷道变形严重；由于对短壁采场顶板垮落特征不明确，导致工作面支架支护效果不佳，使得工作面设备及人员存在安全隐患等。
　　本研究以阳煤集团旗下典型的资源兼并重组企业华泓煤业9110短壁连采工作面为工程背景，以解决其主采的9+10＃煤层存在因资源兼并或布置综采工艺等原因遗留边角煤资源的安全开采问题。在查阅大量国内外参考文献的基础上，通过理论分析、数值模拟与现场工程实测相结合的研究方法，借助太原理工大学实验室平台，对短壁连采工艺中的煤柱种类及破坏规律、短壁连采工艺采场顶板力学结构和移动变形规律、短壁连采工作面矿压显现规律和坚硬顶板控制技术展开研究并得出一些结论，对类似条件下的短壁连采工艺具有一定的参考价值。

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第一章 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与目标

1.4 研究方法及技术路线

第二章 工程地质概况及围岩力学参数测试

2.1 短壁连采工作面地质及开采技术条件

2.2 短壁连采工作面围岩力学参数测试

2.3 短壁连采工作面围岩强度计算

2.4 本章总结

第三章 短壁连采工艺围岩活动与矿压显现规律研究

3.1短壁连采工艺煤柱种类及破坏规律研究

3.2 短壁连采工艺采场顶板力学结构与移动变形规律研究

3.3 短壁连采工艺采场坚硬顶板控制技术研究

3.4 本章总结

第四章 短壁连采采场覆岩运动与破坏规律数值模拟研究

4.1 模型建立

4.2 刀间煤柱合理宽度确定

4.3 短壁连采工作面矿压显现和顶板运动规律数值模拟分析

4.4 本章总结

第五章 短壁连采工作面矿压显现规律实测研究

5.1 矿压监测内容与方法

5.2 测点布置及数据采集

5.3 矿压监测结果分析

5.4 本章总结

第六章 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 不足与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文