坚硬顶板下近距离煤层同采错距及巷道布置研究研究

摘要

本文针对山西集广煤矿9和10号煤层坚硬顶板下近距离同采所面临的工作面错距和下层煤回采巷道布置的技术问题，本文从现场调查分析工程情况的基础上，采用理论分析、计算机数值模拟以及现场矿压实测的研究方法，对近距离煤层开采底板应力分布和破坏范围、上覆岩层运动规律、倾向应力分布进行了研究。
　　本研究首先分析了9号煤层开采后对底板的影响，理论计算并结合数值模拟得出了底板不同深度水平和垂直应力的变化趋势，为工作面合理错距的确定提供了依据合理。分析了上下煤层同采时下层煤工作面上覆岩层的运动规律，基于此确定下层工作面的具体合理位置。通过理论计算出开采对底板所形成的塑性破坏深度，煤层倾向支撑压力分布，为下层回采巷道的确定提供了依据。其次运用Flac3D数值模拟软件建立模型，比较分析在不同的错距下，回采巷道的应力和变形情况。最终确定适合该地质条件下的巷道布置位置以及工作面的合理错距。最后对集广煤矿9和10号煤层同采过程中工作面矿压显现特征和回采巷道表面和深部位移进行现场实测研究，获取了丰富的矿压观测数据，结果表明，同采错距和巷道布置的实施效果较好，验证了理论分析以及数值模拟结果的合理性。通过上述研究，解决了坚硬顶板下近距离煤层同采工作面错距及巷道布置的难题，为今后相近地质条件下的煤层开采提供了一定理论参考依据和实践经验。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 问题的提出及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 近距离煤层底板应力分布规律研究现状

1．2．2 近距离煤层同采合理错距的研究现状

1．2．3 近距离煤层同采巷道布置的研究现状

1．3 现存的主要问题

1．4 研究内容与方法

1．4．1 研究的内容

1．4．2 研究方法及技术路线

2 上下工作面的合理错距的研究

2．1 沿工作面推进方向上煤层底板应力分布规律

2．1．1 底板应力理论计算

2．1．2 底板应力分布规律Flac3D模拟

2．2 开采引起的上覆岩层运动规律分析研究

2．2．1 工作面概况

2．2．2 煤层赋存及顶底板情况

2．2．3 开采覆岩运动特征分析

2．2．4 工作面错距的理论计算

2．3 上下工作面合理错距FLAC3D数值模拟

2．3．1 模拟方案的确定

2．3．2 数值模拟结果分析

2．4 小结

3 煤层回采巷道合理布置方式的研究

3．1 底板应力分布情况理论分析

3．1．1 沿工作面倾向底板支撑压力峰值计算

3．1．2 底板破坏深度理论分析

3．2 同采煤层回采巷道布置方式的选择

3．3 外错式巷道布置的合理错距FLAC3D数值模拟

3．3．1 数值模型的建立

3．3．2 两巷垂直应力结果分析

3．3．3 不同工况下巷道围岩变形分析

3．3．4 不同工况下巷道塑性区分布

3．4 小结

4 近距离煤层同采矿压显现规律研究

4．1 工作面矿压观测

4．1．1 工作面顶板控制

4．1．2 工作面矿压观测及分析

4．2 巷道矿压观测

4．2．1 巷道支护方式

4．2．2 巷道矿压观测及分析

4．3 小结

5 结论与展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果