厚硬顶板直覆采场覆岩破断及支架工作阻力研究

摘要

本文针对厚硬顶板赋存条件（厚、整、硬），以及采场矿压和支架受力特征，综合运用理论分析，数值模拟和现场实测相结合的方法对厚硬顶板采场覆岩破断及支架工作阻力进行了研究。研究结果表明:
　　(1)厚硬顶板初次断裂前受到的增量载荷能够拟合为三参数的Weibull分布函数，并通过数学、力学分析得出了工作面厚硬项板初次破断步距及支架阻力的理论解。
　　(2)不同采高和推进速度都会导致厚硬顶板初次破断及周期性破断步距和支架阻力的不同，模拟显示采高越大厚硬顶板初次破断及周期破断步距越小，裂隙发育高度越大，矿压显现越明显，支架阻力也越大;随着推进速度的增加，厚硬顶板初次破断时来压强度增大，而工作面周期来压的次数有减小的趋势，周期来压步距有增大的趋势，每次来压持续步距也增大。
　　(3)建立了厚硬顶板工作面合理放顶步距计算模型，给出了最大放顶步距的理论解，并结合淮南矿区的厚硬顶板工作面，及数值模拟中得到的相关结论，提出了潘一矿1602(3)工作面较为合理的放顶方式及其步距，并分析了放顶后工作面矿压显现特征。
　　研究成果可为厚硬顶板直覆工作面安全回采、厚硬顶板控制提供理论依据及参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．2 文献综述及国内外研究现状

1．2．1 采场矿压理论的国内外研究动态

1．2．2 厚硬顶板直覆煤层开采与控制技术研究现状

1．2．3 采煤工作面支架工作阻力确定的国内外研究现状

1．3 存在的主要问题

1．4 本文的研究内容及技术路线

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 解决的主要技术问题和采取的技术路线

2 厚硬顶板直覆采场覆岩破断力学分析研究

2．1 厚硬顶板初次破断力学分析

2．1．1 厚硬顶板初次破断裂力学模型建立

2．1．2 厚硬顶板断裂模型力学分析及初次破断步距确定

2．1．3 厚硬顶板初次断裂时支架阻力分析

2．2 厚硬顶板周期性破断分析

2．2．1 厚硬顶板周期性破断力学模型

2．2．2 厚硬顶板周期性破断步距解析

2．4 本章小结

3 厚硬顶板直覆采场覆岩破断规律数值模拟分析

3．1 UDEC软件简介

3．2 模拟地质条件

3．3 数值计算模型建立

3．4 数值模拟计算结果分析

3．4．1 不同采高模拟结果分析

3．4．2 不同推进速度模拟结果分析

3．5 本章小结

4 厚硬顶板直覆采场支架阻力数值模拟研究

4．1 模拟软件的选择

4．2 支架阻力模拟结果分析

4．2．1 不同采高支架工作阻力分析

4．2．2 不同推进速度下支架阻力分析

4．3 本章小结

5 采场厚硬顶板控制技术及工程应用

5．1 厚硬顶板采场强制放顶方式及机理

5．2 厚硬顶板采场强制放顶方式及步距的确定

5．2．1 厚硬顶板采场强制放顶方式选择

5．2．2 厚硬顶板合理强制放顶步距确定

5．3 工业性试验

5．4 本章小结

6 主要结论与存在不足

6．1 主要结论

6．2 存在不足

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果