大倾角综放条件下老顶来压步距的综合预测

摘要

随着21世纪我国矿产资源开采重点的西移,煤炭资源已经成为西部地区区域经济发展的重要支柱。我国西部赋存有大量35°以上、厚度较大的大倾角煤层,是许多矿区或矿井的主采煤层,多采用综采放顶煤技术(简称综放)进行开采。因此,研究大倾角厚煤层综放开采的工艺和技术对西部煤炭工业的发展起着关键性的作用。
　　回采工作面老顶来压步距的大小,直接关系到老顶的破断方式和来压强度,也直接关系到工作面支护形式、密度和采空区处理方法,是顶板管理决策中一个极为重要的参数。因此,老顶来压步距及其强度的预测,对生产管理具有重要的指导意义。
　　本文以甘肃窑街煤电集团公司长山子煤矿11201综放预采工作面为工程背景,采用相似模拟实验、数值模拟实验(FLAC3D)以及灰色数学预测理论对工作面老顶初次来压步距和老顶周期来压步距进行了综合预测:
　　大倾角综放工作面在走向方向的底板支承压力特征、覆岩运移及应力特征与水平煤层相似;在倾向方向的底板支承压力特征表现为工作面前方煤壁压力峰值在工作面上部较小,距煤壁较远,中部和下部较大,距煤壁较近,而覆岩的垮落形态和应力分布具有明显的不对称性特征。
　　推进度是工作面老顶初次来压步距的最主要影响因素,其次是放煤高度、煤层倾角、埋深、放煤步距、老顶抗拉强度、倾向长度、采高,最后是老顶厚度;煤层倾角是工作面老顶周期来压步距的最主要影响因素,其次是埋深、放煤步距、倾向长度、推进度、老顶厚度、放煤高度、老顶抗拉强度,最后是采高;煤层倾角是工作面老顶来压步距(即对老顶初次来压步距和周期来压步距的整体影响程度)的最主要影响因素,其次是埋深、放煤步距、推进度、放煤高度、倾向长度、老顶抗拉强度、老顶厚度,最后为采高。
　　针对长山子煤矿11201综放面的具体情况,应用所构建的灰色预测模型,结合实验研究结果,得到长山子煤矿老顶初次来压步距的预测区间范围为(38.88m,49.15m),老顶周期来压步距的预测区间范围为(11.80m,16.20m)。
　　大倾角煤层综放条件下老顶来压步距的综合预测,给出了长山子煤矿11201预采工作面的矿压显现特征和老顶来压步距的预测区间,为顶板管理和围岩控制提供了重要参数,为工作面支护方式的选择和支护设备的选型提供了理论基础。

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1 绪论

1.1 课题的研究背景及研究意义

1.2 本课题研究领域国内外研究动态及发展趋势

1.3 大倾角综放开采老顶来压步距综合预测方法的可行性

1.4 研究内容、方法和技术路线

2 长山子煤矿 11201 综放工作面矿压显现规律研究

2.1 工程概况

2.2 相似模拟实验

2.3 数值模拟实验

2.4 长山子煤矿 11201 综放工作面矿压显现规律（1）支架受载特征

2.5 本章小结

3 大倾角综放工作面老顶来压步距影响因素分析

3.1 煤层综放开采顶板变形、破坏、运移的一般规律

3.2 大倾角综放条件下的顶板结构特征

3.3 工作面老顶来压步距的一般影响因素

3.4 老顶来压步距影响因素的影响程度分析

3.5 本章小结

4 建立工作面老顶来压步距灰色动态预测模型

4.1 灰色多因素动态预测理论和模糊聚类理论简介

4.2 建立模糊聚类分析的数学模型

4.3 建立工作面老顶来压步距灰色动态预测模型

4.4 本章小结

5 工程应用

5.1 灰色预测模型的工程应用

5.2 实验研究与灰色预测结果的比较

5.3 本章小结

6 结论

6.1 主要结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附 录