枣泉煤矿综放工作面矿压显现规律研究

摘要

大倾角煤层是指埋藏倾角为35°~55°的煤层。当煤层的倾角大于35°时，开采形成的围岩移动规律不同于35°以下煤层。研究和掌握大倾角工作面开采过程中顶板运动规律及矿压显现特点，适时采取有效措施安全开采，对减少顶板事故，提高资源回收，降低消耗，增加矿井经济效益，具有较大的实际意义。
　　本文利用枣泉煤矿变角度-临界大倾角120210综放工作面为工程背景，通过现场观测、物理相似材料模拟实验和数值计算实验相结合的手段，运用已有的大倾角煤层开采理论，系统分析研究了变角度-临界大倾角综放工作面开采过程中的围岩应力分布特征和覆岩运移破坏特征。
　　研究表明：（1）上覆岩层垮落从水平和垂直位移上均呈现明显的非对称拱形，其中拱峰位于工作面中上部，关键层的垮落与其下直接顶等岩层的垮落不同步，而与其上部变形破坏同步协调。从覆岩位移特征认为可以把变角度-临界大倾角煤层看作为大倾角煤层与倾斜煤层的结合体。（2）工作面因为上覆岩层存在主亚关键层而导致有大小周期来压现象发生，工作面老顶初次来压步距约为67m，周期来压步距约20m，岩层前垮落角45°，后垮落角约为51°。工作面来压时支承压力平均应力集中系数为2.1，超前压力峰值一般位于工作面前方10~20m，超前支承压力影响范围在75~110m之间。（3）采场的围岩力学特征在工作面顶底板中呈非对称拱形。随着倾角的增大，下端头的应力集中区范围和最大集中应力值增大，上端头的应力集中区范围有所减小，同时，顶底板应力释放区非对称特性越来越明显，上方支承压力峰值点向煤壁靠近，下方支承压力峰值点距煤壁距离增加，但支承压力峰值降低。
　　论文通过现场监测与实（试）验模拟得出了变角度-临界大倾角综放工作面矿压显现规律，一定程度上指导了该工作面的实际生产和围岩控制，另外，对类似条件工作面的安全高效开采具有一定的借鉴意义。

目录

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1绪论

1.1选题背景及选题意义

1.2本论文研究领域国内外的研究发展动态

1.2.1国外大倾角煤层的研究发展

1.2.2国内大倾角煤层综放开采的研究发展

1.3本论文采取的研究内容、方法及技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2研究方法

1.3.3技术路线

2工作面矿山压力现场监测

2.1影响采煤工作面矿压显现的主要因素

2.1.1采煤工作面的矿压显现规律

2.1.2采煤工作面矿压显现的主要影响因素

2.2地质概况

2.2.1枣泉煤矿工程概况

2.2.2 120210工作面开采技术条件

2.3 120210综放工作面矿压观测方案

2.3.1工作面矿压观测方案

2.3.2工作面巷道矿压现场观测方案

2.4 120210综放工作面矿压规律分析

2.5小结

3工作面顶板垮落规律的相似模拟研究

3.1相似模拟理论

3.2实验目的

3.3实验模型设计

3.3.1模型参数计算及模型铺装

3.3.2模型加载

3.3.3模型开采设计

3.4实验结果分析

3.4.1实验过程

3.4.2结果分析

3.5小结

4工作面顶板运动规律的数值模拟研究

4.1数值计算方法

4.1.1三维有限差分法软件（FLAC3D）

4.1.2数值计算参数

4.1.3数值计算模型

4.2数值计算及分析

4.2.1采场走向力学演化特征

4.2.2采场倾向位移及力学演化特征

4.3小结

5结论

参考文献

致谢

附录