豫西松软煤层掘进工作面低指标突出机理及应用研究

摘要

本文选取松软煤层掘进工作面低指标突出这一特殊条件下的突出为研究对象，以豫西矿区某矿二1-21010机巷掘进工作面为研究背景，对松软煤层掘进工作面低指标突出进行了理论分析，重点围绕突出的发动和发展机理进行研究。主要分析掘进工作面围岩应力、瓦斯压力及煤层物理性质三者之间对突出的作用机制。围绕不同条件下掘进工作面前方极限平衡区(塑性区)宽度大小、围岩位移变形破坏程度，以及应力分布等方面进行对比，对松软煤层掘进工作面低指标突出进行了较为系统的研究。并根据研究结论对松软煤层掘进工作面防突措技术施进行了研究，并设计了相关防突措施。主要研究成果如下：
　　(1)分析了松软煤层低指标突出各影响因素之间的作用机制，并对低指标突出进行了归类；
　　(2)确立了松软煤层掘进工作面突出危险性与工作面前方极限平衡区(塑性区)宽度的关系，极限平衡区宽度越大，突出危险性越大；反之突出危险性越小；
　　(3)通过数值模拟对比，发现煤巷掘进过程中，煤质越松软，突出危险性越大；突出危险性也随着煤层厚度的增厚而变大；相同条件下，沿顶掘巷比沿底掘巷突出危险性小；
　　(4)防突技术措施研究表明，对巷道围岩进行加强支护、合理选取布巷方式可以有效减小围岩位移变形，缩小塑性区的分布范围，降低应力集中程度，进而降低掘进工作面突出危险性。

目录

声明

1绪论

1.1研究背景及研究意义

1.2国内外研究现状及发展趋势

1.3主要研究内容及目标

1.4研究方案及技术路线

2低指标突出的案例和规律分析

2.1低指标突出的发生规律及分类

2.2某矿松软煤层掘进工作面低指标突出案例的具体分析

2.3本章小结

3松软煤层掘进工作面低指标突出的发动机理研究

3.1突出发动机理理论分析

3.2数值模拟

3.3不同条件下巷道掘进对突出发动影响的数值模拟分析

3.4本章小结

4松软煤层掘进工作面低指标突出的发展机理研究

4.1地应力与瓦斯压力对松软煤体裂隙扩展的作用分析

4.2 RFPA2D-Flow数值模拟系统应用介绍

4.3模型构建及模拟方案

4.4不同地应力条件下的突出模拟

4.5不同瓦斯压力作用下的突出模拟

4.6不同煤体强度的突出模拟

4.7本章小结

5松软煤层掘进工作面防突技术措施研究

5.1巷道围岩加固的补充防突措施

5.2合理选取巷道布置的补充防突措施研究

5.3松软煤层掘进工作面防突技术措施

5.4本章小结

6结论与展望

6.1主要结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录