大倾角煤层走向长壁大采高开采围岩运移规律研究

摘要

大倾角煤层长壁大采高机械化开采在国内报道较少,现煤层厚度3m以上的大倾角煤层工作面均采用综放开采,其顶煤回收率低、煤质差、开采效率低、工艺复杂等问题一直未能得到较完善地解决,采场“支架—围岩”系统稳定性控制理论有待进一步完善,因此,研究大倾角煤层长壁大采高开采围岩运移规律对解决上述问题有重要的理论指导意义。
　　通过相似材料模拟实验、数值模拟、现场实测和理论分析综合研究手段,对新疆艾维尔沟矿区25221大采高工作面围岩运移规律进行了系统研究,结果表明:
　　(1)初次来压步距为42.5m,周期来压步距为11m,并且随着采高的增加,顶板的周期来压步距有减小趋势。
　　(2)对不同采高工作面进行了模拟分析表明,采场围岩的力学特征具有不对称性,表现为沿工作面倾向中上部的顶板应力小于下部区域的顶板应力,底板与之反之;工作面中部区域的垂直位移最大,上部区域次之,下部区域最小,并随着采高的增大,位移不断增大;采场顶底板发生拉伸破坏,上下端口主要以剪切破坏为主;倾斜中上部及下部区域的支架载荷较大,上部区域支架载荷变化大,且支架具有明显的顺向倾倒趋势,随着采高的增加,支架倾倒的位移量也随之增加。
　　(3)随着采高的不断增大,工作面的支承压力峰值向工作面内移,并且悬空老顶破断后产生大回转运动对煤壁产生双重剪切破坏是造成煤壁易片帮的主要因素。
　　现场实践表明,理论和实验分析符合现场实际,取得了良好经济技术效益。

目录

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1 绪 论

1.1 选题背景及选题意义

1.2 该研究领域国内外研究动态及发展趋势

1.3 研究内容和研究方法及技术路线

2 大倾角煤层长壁大采高开采物理相似材料模拟实验研究

2.1 工程地质概况

2.2 相似材料模拟实验

2.4 实验数据及分析

2.5 本章小结

3 大倾角煤层长壁大采高开采数值模拟研究

3.1 数值计算

3.2 数值计算结果及分析

3.3 大倾角大采高开采围岩—支架相互作用特征

3.4 本章小结

4 大倾角煤层长壁大采高开采现场矿山压力观测研究

4.1 观测目的

4.2 工作面测点布置及监测方法

4.3 工作面矿压观测主要结果

4.4 工作面矿压显现规律

4.5 本章小结

5 大倾角煤层长壁大采高开采采场围岩运移规律分析

5.1 工作面顶板运移规律分析

5.2 工作面底板运移规律分析

5.3 煤壁片帮机理

5.4 支架—围岩关系分析

5.5 本章小结

6 大倾角煤层长壁大采高开采现场试验

6.1 巷道布置

6.2 回采工艺

6.3 技术和经济效益分析

6.4 本章小结

7 结 论

致谢

参考文献

附 录