松软厚煤层长壁综放工作面顺槽稳定性控制理论技术研究

论文摘要

长期以来,工作面顺槽围岩控制一直是人们所致力解决的一个热点问题,尤其是松软煤层、破碎顶、底板等不利条件下的顺槽围岩控制更是困扰煤矿安全高效生产的一大障碍。本文在分析总结当前国内外长壁综放工作面顺槽稳定性控制的基础上,以长平煤业有限公司3#煤层4302工作面顺槽为工程背景,运用理论分析、数值计算及现场实验观测等方法,对松软厚煤层综放工作面顺槽稳定性控制的理论与技术问题进行了探讨。针对复杂的顺槽围岩地质条件,通过对4302回采工作面矿压显现进行现场观测研究,掌握了长壁综放工作面周围支承压力分布规律及采动影响下顺槽的矿压显现规律,获得了长壁综放工作面矿压显现主要特征参数,揭示了松软厚煤层长壁综放工作面回采对工作面顺槽稳定性影响机理;理论分析与数值模拟相结合,对锚固体强度与围岩应力、位移的相互关系进行了分析,提出了松软厚煤层长壁综放工作面顺槽的合理支护原则及形式;研究了不同煤柱宽度对工作面顺槽围岩矿压显现的影响机理,揭示了煤柱对工作面顺槽围岩稳定性的影响规律;通过对顺槽煤柱破坏失稳机理及煤柱上覆岩体的结构特征、垮落失稳机理的分析,提出了合理煤柱宽度的计算公式。通过上述研究,形成了松软厚煤层长壁综放条件下工作面顺槽稳定性控制的技术途径,即“合理宽度煤柱的留设+低预紧力高强度锚网联合支护+恶劣区域采动影响下围岩注浆或短锚索局部加强支护”。并成功进行了实践应用,为进一步完善松软厚煤层长壁综放工作面顺槽稳定性控制理论技术体系进行了有益探索。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 巷道围岩控制理论研究现状
• 1.2.2 巷道支护控制理论技术研究现状
• 1.3 当前存在的问题
• 1.4 论文研究内容及方法
• 第二章 松软厚煤层长壁综放开采对顺槽的影响机理
• 2.1 松软厚煤层综放工作面矿压显现规律
• 2.1.1 松软厚煤层综放工作面顶煤移动规律
• 2.1.2 松软厚煤层综放工作面顶板来压一般规律
• 2.1.3 松软厚煤层综放工作面支承压力分布及其显现特征
• 2.2 综放回采影响下工作面顺槽矿压显现规律
• 2.2.1 综放回采影响下工作面顺槽侧帮支承压力实测分析
• 2.2.2 综放回采影响下工作面顺槽变形规律实测分析
• 2.3 综放回采对工作面顺槽的影响机理
• 2.3.1 直接顶垮落前综放回采对工作面顺槽影响机理
• 2.3.2 老顶垮落后综放回采对工作面顺槽影响机理
• 2.4 小结
• 第三章 工作面顺槽的合理支护理论
• 3.1 工作面顺槽变形破坏机理及原因
• 3.1.1 工作面顺槽变形破坏力学机理
• 3.1.2 工作面顺槽变形破坏原因
• 3.2 支护与围岩共同承载原理分析
• 3.2.1 锚固体强度与围岩应力相互关系分析
• 3.2.2 锚固体强度与围岩位移相互关系分析
• 3.3 工作面顺槽支护原则及方式
• 3.3.1 工作面顺槽支护原则
• 3.3.2 工作面顺槽支护方式
• 3.4 小结
• 第四章 顺槽煤柱对工作面顺槽稳定性影响及合理顺槽煤柱留设宽度分析
• 4.1 顺槽煤柱对工作面顺槽稳定性影响分析
• 4.1.1 不同宽度顺槽煤柱对工作面顺槽围岩受力特征影响分析
• 4.1.2 不同宽度顺槽煤柱对工作面顺槽围岩变形量影响分析
• 4.1.3 顺槽煤柱对工作面顺槽稳定性影响分析
• 4.2 合理顺槽煤柱留设宽度分析
• 4.2.1 顺槽煤柱稳定性分析
• 4.2.2 顺槽煤柱破坏失稳机理和过程
• 4.2.3 顺槽煤柱上覆岩体的结构特征
• 4.2.4 顺槽煤柱上覆岩层垮落失稳机理
• 4.2.5 合理顺槽煤柱留设宽度
• 4.3 小结
• 第五章 松软厚煤层综放工作面顺槽稳定性控制技术
• 5.1 改善围岩力学条件
• 5.1.1 改善围岩性质提高围岩强度
• 5.1.2 改善围岩受力状态
• 5.1.3 巷道卸压降低巷道围岩应力
• 5.2 松软厚煤层工作面顺槽支护原则及方式
• 5.2.1 松软厚煤层工作面顺槽支护原则
• 5.2.2 松软厚煤层工作面顺槽支护方式
• 5.3 留设合理宽度煤柱加强巷道保护
• 第六章 工程应用
• 6.1 工作面地质条件及力学特性
• 6.2 工作面布置情况
• 6.3 4203 巷永久支护方式
• 6.4 采动影响下4203 巷稳定性控制技术
• 6.5 煤柱稳定性控制
• 第七章 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 参加科研项目