急倾斜特厚松软煤层采场围岩运动规律研究

摘要

急倾斜特厚松软煤层在水平分层开采过程中，因倾角大、煤层厚度大、煤体松软等因素的影响，使其采场围岩运动变化更加复杂和特殊，安全生产问题突出，有必要进行深入研究。
　　为指导安全生产，本文以益门煤矿急倾斜特厚松软煤层水平分层开采的回采工作面为工程背景，通过相似材料模拟和数值分析的研究方法对开采过程中急倾斜特厚松软煤层采场围岩运动规律进行了研究。
　　研究表明，通过相似材料模拟和数值分析对急倾斜特厚松软煤层的研究方法是可行的。
　　研究通过对采场围岩应力变化的分析，揭示了益门煤矿急倾斜特厚松软煤层水平分层时，开采空间顶、底部煤岩体支承压力分布规律及其在下行开采过程中的变化;同时，得到了这一过程中支承压力在顶、底板岩层内分布及其特点。
　　研究通过对采场围岩位移变化的分析，揭示了益门煤矿急倾斜特厚松软煤层水平分层时采场围岩位移运动变化规律。掌握这些规律有利于改善矿井支护方式，提高安全生产水平。
　　通过对放顶煤实验的分析，揭示了益门煤矿水平分层放顶煤开采时三角煤残留形态、顶煤破碎形态及运动规律。
　　本文上述研究结论明确了益门煤矿急倾斜特厚松软煤层水平分层开采过程中围岩运动特点及采场支承压力分布规律。同时，分析了益门煤矿急倾斜特厚松软煤层在水平分层放顶煤开采过程中，顶煤破碎形态及运动规律。研究结论可为益门煤矿急倾斜特厚松软煤层水平分段放顶煤开采及同类矿井的开采设计与安全生产提供理论依据，文中针对急倾斜特厚煤层相似材料模型铺建所设计的“夹层铺模法”和数据处理方法可为类似研究提供借鉴。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外急倾斜煤层研究现状

1．2．1 国际急倾斜厚煤层采场围岩研究历程

1．2．2 国内急倾斜厚煤层采场围岩研究历程

1．3 主要研究内容

1．3．1 研究主要内容

1．3．2 拟解决的主要问题

1．3．3 研究方法和路线

1．3．4 可行性分析

1．3．5 创新点

2 益门煤矿急倾斜特厚松软煤层地质与开采技术

2．1 益门煤矿概况

2．2 益门煤矿矿区地层

2．3 益门煤矿地质构造

2．4 益门矿区煤层概况

2．5 益门煤矿回采工作面概述

2．5．1 益门煤矿北六回采工作面概况

2．5．2 北六回采工作面顶底板岩层情况

2．5．3 益门煤矿回采工作面放顶煤采煤方法

3 益门煤矿回采工作面相似材料模拟实验研究

3．1 相似材料模拟实验原理

3．2 相似材料模拟实验中单值条件和相似判据的确定

3．3 益门煤矿北六工作面相似材料模型设计依据

3．4 实验材料与实验器材

3．5 相似材料模型构建及参数确定

3．5．1 模拟煤层角度的确定

3．5．2 几何相似比的确定

3．5．3 相似材料模型其他单值条件及初始条件

3．5．4 相似材料配比分析

3．5．5 外部补偿压力

3．6 相似材料模拟实验设计

3．6．1 急倾斜煤岩层相似材料模型建立

3．6．2 测点布置与数据采集与处理方法

3．7 益门煤矿急倾斜特厚煤层相似材料模拟结果分析

3．7．1 益门煤矿北六工作面采场围岩运动变化过程

3．7．2 急倾斜特厚松软煤层采场围岩应力规律分析

3．7．3 急倾斜特厚松软煤层采场围岩运动规律分析

3．7．4 急倾斜特厚松软煤层采场围岩应力与运动规律分析结果

3．8 顶煤破碎形态及运动规律实验分析

3．8．1 不同倾角下放顶煤开采中顶煤破坏线的移动规律

3．8．2 放煤顶煤垮落近似形态

3．8．3 工作面上部煤岩体沿水平与高程方向破坏程度变化分析

3．8．4 放煤后工作面上方不同高程处煤岩体不均匀沉降分析

3．8．5 水平分层放顶煤开采的初次采动影响与二次采动影响

3．8．6 顶煤破碎形态及运动规律实验结果

4 急倾斜特厚松软煤层围岩应力分布数值模拟研究

4．1 数值分析FLAC3D软件原理与应用简介

4．2 急倾斜特厚松软煤层水平开采数值模型与参数设置

4．3 急倾斜特厚松软煤层水平开采数值模拟结果分析

4．3．1 开采浅部水平分层时采场围岩应力与位移变化分析

4．3．2 开采中部水平分层时围岩应力与位移变化分析

4．3．3 开采深部水平分层时围岩应力与位移变化分析

结论与展望

致谢

参考文献