软煤、厚硬顶板、极近距离煤层合理开采关键技术研究

论文摘要

本文以涡北煤矿8102工作面的地质条件和生产技术条件为基础,综合运用理论分析、数值模拟和现场实测等方法,对软煤、厚硬顶板、极近距离煤层合理开采关键技术进行了系统研究。通过建立经济效益比较的数学模型,并利用综合评价的方法分析了软煤、厚硬顶板厚煤层开采方法;基于弹性力学理论推导出厚硬顶板分层运动的力学判断准则;综合运用理论分析、现场实测和UDEC3.1数值模拟等方法分析了软煤、厚硬顶板上覆岩层结构形式和运动特征、支承压力分布规律及直接顶形成的结构形式;从夹矸层分类入手,在分析含夹矸厚煤层综放开采顶煤的强度和变形特征的基础上建立夹矸层力学分析模型,分析了夹矸层对煤层可放性的影响;最后,深入分析现场实测数据,验证结论。本文研究成果对具体地质条件下的合理开采方法选择提供有益借鉴,并对煤矿安全经济开采,提高资源回收率,大幅度提高煤矿技术经济效益,具有重要现实意义和推广价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 厚煤层开采技术的发展现状
• 1.2.2 综放开采技术的发展与现状
• 1.2.3 放顶煤开采顶煤的变形与运移的研究现状
• 1.2.4 综放采场围岩控制理论的研究现状
• 1.2.5 夹矸层对顶煤冒放性影响的研究现状
• 1.2.6 存在的问题
• 1.3 研究内容、方法及技术路线
• 2 软煤、厚硬顶板、极近距离厚煤层采煤方法技术经济分析
• 2.1 厚煤层开采方法
• 2.1.1 厚煤层大采高综采开采方法
• 2.1.2 倾斜分层开采采煤方法
• 2.1.3 放顶煤开采采煤方法
• 2.2 采煤方法经济比较模型的建立
• 2.3 8102工作面采煤方法的选择
• 2.3.1 涡北煤矿8102工作面概况
• 2.3.2 涡北煤矿8102工作面采煤方法技术分析
• 2.3.3 涡北煤矿8102工作面采煤方法的经济比较
• 2.3.4 涡北煤矿8102工作面采煤方法综合评价
• 2.4 小结
• 3 软煤、厚硬顶板、极近距离综放开采上覆岩层运动规律及结构形式分析
• 3.1 综放开采岩层活动和结构特点
• 3.2 综放采场厚硬顶板分层运动分析
• 3.2.1 力学模型和力学分析
• 3.2.2 综放采场厚硬顶板分层运动的力学判断准则
• 3.2.3 涡北煤矿8102工作面厚硬顶板分层运动分析
• 3.3 软煤、厚硬顶板上覆岩层运动规律及结构形式分析
• 3.3.1 直接顶和老顶范围分析
• 3.3.2 直接顶结构分析
• 3.3.3 老顶"砌体梁"结构模型
• 3.4 小结
• 4 软煤、厚硬顶板综放采场覆岩运动规律UDEC数值模拟
• 4.1 数值模拟的目的
• 4.2 UDEC软件介绍
• 4.3 UDEC软件数值计算设计的步骤
• 4.4 数值模型的建立
• 4.5 数值模拟结果分析
• 4.6 小结
• 5 夹矸层对煤层可放性的影响分析
• 5.1 厚煤层综放开采夹矸层的分类
• 5.2 含夹矸厚煤层综放开采顶煤的破断特征
• 5.2.1 含夹矸厚煤层综放开采顶煤的强度特征
• 5.2.2 含夹矸厚煤层综放开采顶煤的变形特征
• 5.3 顶煤中赋存夹矸层条件下的力学模型分析
• 5.3.1 均布载荷作用下夹矸层破断失稳的悬臂梁模型
• 5.3.2 非均布载荷作用下夹矸层破断失稳的悬臂梁模型
• 5.4 小结
• 6 现场矿压观测及分析
• 6.1 涡北煤矿8102工作面矿山压力观测方案
• 6.1.1 矿压观测的目的
• 6.1.2 矿压观测的研究内容
• 6.1.3 测线布置及观测方法
• 6.2 涡北煤矿8102工作面矿山压力显现规律的研究
• 6.2.1 工作面顶板的活动规律
• 6.2.2 工作面倾向的压力分布
• 6.2.3 工作面支架的承载特征
• 6.3 小结
• 7 结论及展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 论文不足及展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果