安山井田5-2煤层顶板分类分级与分区预测研究

摘要

煤层顶板稳定性是影响煤矿巷道掘进和工作面安全生产的重要因素。对煤层巷道围岩、直接顶和基本顶进行科学分类和分级,并对待采区进行合理预测,对于煤层巷道支护设计和工作面布置与管理具有重要作用。本文对安山井田5-2煤层顶板分类分级与分区预测问题进行了研究,以便为浅埋煤层顶板分类分级提供方法,并为安山井田5-2煤层待采区巷道支护和工作面顶板管理提供依据。
　　在对安山井田5-2煤层顶板岩性结构分析的基础上,以巷道松动圈理论为指导,结合实际,提出了适合浅埋煤层特点的以松动圈大小和未风化基岩厚度为主要指标的煤层巷道围岩类型划分方案。通过对首采工作面巷道围岩松动圈观测数据的分析,建立了以巷道围岩松动圈大小拟合公式为关键的煤层巷道顶板围岩类型预测模型。运用该预测模型,对未知区域巷道顶板围岩类型进行了预测,编制了安山井田5-2煤层巷道顶板围岩类型分区预测图。预测结果表明:井田北部F2、F5断层以北地堑区5-2煤层巷道顶板以I类稳定围岩为主,井田南部F2、F5断层以南地区各类围岩均有分布。
　　以直接顶初次来压步距和基本顶初次来压当量作为安山井田5-2煤层顶板分类分级的指标,运用关键层理论计算了井田内47个实际钻孔和28个预想钻孔处5-2煤层直接顶初次来压步距和基本顶初次来压当量。在此基础上,建立了以5-2煤层直接顶初次来压步距拟合公式为关键的直接顶类型预测模型和以5-2煤层基本顶初次来压步距拟合公式为关键的基本顶级别预测模型,并运用预测模型对未知点进行了预测,编制了全井田范围内5-2煤层直接顶类型分区预测图和基本顶级别分区预测图。预测结果表明:井田范围内部分地区不发育直接顶;发育直接顶的地区,直接顶类型主要为不稳定直接顶、中等稳定直接顶和稳定直接顶3大类直接顶,不发育非常稳定直接顶。井田内基本顶以I级来压显现不明显区域为主,II级来压显现明显区域为辅,III级来压显现强烈区域极少,不发育来压显现非常强烈的IV级基本顶。

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1 绪论

1.1 研究背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 研究方法与技术路线

2 井田地质特征

2.1 地层

2.2 构造

2.3 含煤地层与特征

2.4 本章小结

3 5-2 煤层巷道顶板围岩分类方法与预测模型

3.1 5-2 煤层巷道顶板围岩岩层结构类型和岩石力学性质

3.2 5-2 煤层巷道顶板围岩分类方法与指标

3.3 5-2 煤层巷道围岩松动圈的超声波观测

3.4 5-2 煤层巷道顶板围岩分类预测模型

3.5 本章小结

4 5-2 煤层顶板分类分级方法与预测模型

4.1 5-2 煤层顶板岩层结构类型

4.2 5-2 煤层顶板分类分级方法与指标

4.3 5-2 煤层直接顶初次跨落步距模拟实验

4.4 5-2 煤层基本顶初次来压当量模拟实验

4.5 5-2 煤层顶板分类分级预测模型

4.6 本章小结

5 5-2 煤层巷道顶板围岩类型、直接顶类型和基本顶级别分区预测

5.1 5-2 煤层埋深、基载比分区

5.2 5-2 煤层巷道顶板围岩类型分区预测

5.3 5-2 煤层直接顶类型分区预测

5.4 5-2 煤层基本顶级别分区预测

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附 录