平朔矿区两柱掩护式综放支架适应性研究

摘要

随着综采放顶煤技术的成熟与推广，两柱掩护式综放支架逐步开始应用，作为一种新的架型，该支架在实践中表现出了高效的支撑能力及良好的控顶效果，进一步丰富和提升了我国综采放顶煤技术。论文以平朔矿区4107及4108两个综放工作面为工程背景，采用现场实测、理论分析、数值模拟等研究方法，对平朔矿区两柱掩护式综放支架的适应性、两柱掩护式综放支架围岩关系及两柱掩护式综放支架的适应条件进行了研究，得到了以下结论:
　　(1)通过对平朔矿区4107工作面四柱支撑掩护式综放支架及4108工作面两柱掩护式综放支架进行对比分析，认为:两柱掩护式综放支架工作阻力利用率高;立柱受力均衡;支架的移动速度较快;顶煤破碎效果较好，顶煤回收率高。两柱掩护式综放支架在平朔矿区具有较好的适应性。
　　(2)验证了综放条件下“悬臂梁-铰接岩梁”力学模型，并在该力学模型基础上对顶板岩层进行力学分析，简化了综放支架工作阻力确定公式。
　　(3)同一额定工作阻力下的两种支架，在支架达到合理支护效率的情况下，两柱掩护式综放支架合理作用点范围较小，且距工作面煤壁的距离较近;四柱支撑掩护式综放支架合理作用点范围较大，且合力作用点位置较大一部分范围距工作面煤壁的距离较远。
　　(4)结合综放支架工作阻力计算公式及两种支架合力作用点范围的不同，对两种支架支护条件下顶板对支架工作阻力的影响进行了分析。认为两种支架合力作用点的不同对支架工作阻力造成了一定的影响。
　　(5)分析认为两柱掩护式放顶煤支架更适应于煤层普氏系数小于2.5的软及中硬煤层。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 文献综述

1．2．1 综放开采技术发展

1．2．2 放顶煤液压支架的发展及研究

1．2．3 综放采场支架围岩关系研究

1．2．4 支架适应性研究

1．2．5 国内外两柱掩护式综放支架的应用情况

1．3 问题的提出

1．4 研究目标

1．5 论文研究的内容与方法

2 两柱及四柱综放工作面实测研究

2．1 两柱掩护式综放工作面实测研究

2．1．1 工作面生产技术条件

2．1．2 观测方法

2．1．3 观测结果分析

2．2 四柱支撑掩护式综放支架实测研究

2．2．1 工作面生产技术条件

2．2．2 观测方法

2．2．3 观测结果分析

2．3 两种综放架型应用效果比较

2．4 本章小结

3 两柱掩护式综放支架与围岩关系研究

3．1 综放条件下支架与围岩关系的力学模型

3．1．1 数值模型的建立

3．1．2 模拟结果分析

3．1．3 综放支架与围岩关系力学模型

3．2 综放条件下支架工作阻力的确定

3．3 两柱及四柱放顶煤支架下外载合力作用点的位置分析

3．3．1 两柱掩护式综放支架载荷位置分析

3．3．2 四柱支撑掩护式综放支架载荷位置分析

3．3．3 实例对比分析

3．4 两柱及四柱放顶煤支架对支架工作阻力的影响

3．4．1 合力作用点位置对支架工作阻力的影响

3．4．2 两柱及四柱放顶煤支架对支架工作阻力的影响

3．5 本章小结

4 两柱掩护式放顶煤支架对端面片帮冒顶影响

4．1 端面顶板片帮冒顶的影响因素分析

4．2 数值模型的建立

4．2．1 研究的内容及方案

4．2．2 数值模型的建立

4．3 模拟结果分析

4．3．1 煤壁应力分析

4．3．2 煤壁变形分析

4．3．3 端面顶板稳定性分析

4．3．4 顶煤破碎效果分析

4．4 本章小结

5 全文结论及展望

5．1 主要结论

5．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参加科研项目及发表论文情况