大倾角综采面矿压显现特征及围岩破坏规律研究

摘要

本文是以淮南潘北矿12128大倾角综采工作面为工程背景，运用弹性力学理论、Flac3D数值模拟计算和现场实测相结合的综合研究手段，研究了大倾角综采面围岩破坏规律及其矿压显现的一般特征。利用弹性力学薄板理论的相关知识，建立了大倾角煤层走向长壁开采顶板破坏的力学模型，推导出了顶板变形和顶板应力分布方程，分析了大倾角煤层走向长壁开采条件下顶板的破断模式，以及顶板下沉量与煤层倾角和工作面长度之间的关系。通过数值模拟计算，分析、比较了在不同推进距离、不同倾角条件下围岩应力场分布、变化情况以及围岩塑性区分布情况，对提出重点防治措施，提高在大倾角煤层下综采开采安全系数具有重要意义。通过现场实测数据，分析得出了大倾角综采面矿压显现的一般特征，得出了工作面具有较为明显的周期来压现象，来压期间出现液压支架的工作阻力增大，工作面不同区域的来压显现步距及来压强度有差异等结论。
　　本文的研究成果将对大倾角综采工作面矿压控制措施的制定提供一定的理论支撑，为与12128工作面类似地质赋存条件下的采煤工作面提供参考依据，同时也将对我国大倾角煤层综采工作面矿压特征及围岩破坏规律理论的研究完善起到一定的促进作用。

目录

声明

摘要

1 结论

1．1 问题的提出

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 课题研究目的及存在的问题

1．4 本课题的主要研究内容、方法及技术路线

2 大倾角煤层开采围岩破坏规律的理论分析

2．1 力学模型的建立

2．1．1 大倾角综采面走向长壁开采顶板变形分析

2．1．2 大倾角综采面走向长壁开采顶板应力分析

2．2 大倾角综采面走向长壁开采顶板破坏分析

2．3 大倾角综采面开采围岩结构效应

2．4 结论

3 大倾角综采面采动应力场与围岩破坏数值模拟

3．1 概述

3．2 Flac3D数值计算模拟软件简介

3．3 数值模拟目的、内容

3．4 数值计算模型的建立

3．4．1 模型网格划分的原则

3．4．2 岩石的物理力学参数选定

3．5 数值模拟过程分析

3．5．1 工作面沿走向垂直应力分布规律

3．5．2 工作面覆岩移动规律分析

3．5．3 走向方向上不同推进度下的塑性区变化分析

3．5．4 工作面内部围岩变化情况分析

3．5．5 倾向方向上的围岩变化规律

3．5．6 不同倾角下的的围岩变化特征

3．6 本章小结

4 潘北矿煤层开采现场实测矿山压力显现规律

4．1 潘北煤矿12128工作面生产技术条件

4．2 工作面支护装备选型及工艺特征

4．2．1 采煤机

4．2．2 ZZ6400／18／38型四柱支撑掩护式液压支架

4．2．3 ZZG6400／18／38型四柱支撑掩护式液压支架

4．2．4 SGZ800／1050中双链刮板输送机

4．2．5 SZZ850／250型转载机

4．2．6 DSJ100／120／2×200带式输送机主需要技术参数

4．2．7 主要工艺特征

4．3 潘北煤矿12128综合机械化采煤工作面矿山压力显现特征分析

4．3．1 工作面液压支架的工作阻力实测情况

4．3．2 液压支架围岩相互作用分析

4．3．3 液压支架的稳定性

4．3．4 回采巷道支护效果分析

4．4 技术与经济效果分析

4．5 本章小结

5 主要结论与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果