唐口煤矿千米深井综放开采矿压显现与控制研究

论文摘要

随着煤炭的持续开采,浅、中部煤炭资源越来越少,由于开采强度增大和机械化水平的提高,生产矿井及在建矿井向深部发展的步伐加快了,煤矿深部开采已成为世界上大多数主要采煤国家要面临的实际问题。目前,我国的许多煤矿已经进入了深部开采,深井高地压、大变形、难支护是深井开采的重要课题,也是岩石力学领域的一个重大难题。本文针对唐口煤矿1304工作面的地质条件,采用现场实测、离散元数值模拟、理论分析等研究方法,对千米深井综放工作面矿压显现规律与控制进行了研究。通过对1304工作面综放开采矿压显现规律的实测研究,得出唐口煤矿综放工作面矿压显现规律,综放开采超前支承压力、侧向支承压力、采空区支承压力显现规律和回采巷道矿压显现规律。采用离散元数值模拟,研究了唐口煤矿千米深井综放工作面顶板运动与支承压力分布、支架与围岩相互作用关系和沿空巷道围岩稳定性。研究表明：不同的开挖步距,支承压力分布曲线基本相同,工作面推进过程中,受老顶垮落影响,支承压力影响范围扩大,与老顶未垮落相比,支承压力峰值减小；支架采用不同的支护强度时,顶底板移近量与支护强度之间成类双曲线的关系,随着支护强度的增大,顶底板移近量变形趋于平缓,顶底板移近量与支护强度几乎成线性关系；通过研究不同煤柱尺寸条件下的沿空巷道围岩和煤柱应力分布规律、塑性区分布范围,得出了沿空巷道的合理煤柱尺寸为5m。通过现场实测,数值模拟,理论分析等方法,研究了唐口煤矿工作面需控岩层范围,工作面顶板结构及运动参数,支架的合理支护强度,沿空巷道支护形式和支护参数,得到了唐口煤矿综放工作面控制设计和沿空巷道支护设计,对同类地质条件的矿井开采具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 国内外研究现状综述
• 1.3 课题研究的主要内容、研究方法和技术路线
• 2 唐口煤矿千米深井综放工作面工程地质与生产技术条件
• 2.1 工作面位置及井上下关系
• 2.2 工作面地质概况
• 2.3 工作面生产技术条件
• 3 唐口煤矿千米深井综放开采矿压显现规律的实测研究
• 3.1 矿压监测内容与监测方法
• 3.2 千米深井综放工作面矿压显现规律
• 3.3 千米深井综放工作面支承压力显现规律
• 3.4 千米深井综放回采巷道矿压显现规律
• 3.5 本章小结
• 4 唐口煤矿千米深井综放开采矿山压力的数值模拟研究
• 4.1 唐口煤矿千米深井综放开采矿山压力的离散元计算方法
• 4.2 唐口煤矿千米深井综放开采顶板运动与支承压力分布
• 4.3 唐口煤矿千米深井综放开采支架与围岩相互作用关系
• 4.4 唐口煤矿千米深井综放开采沿空巷道围岩稳定性特征
• 4.5 本章小结
• 5 唐口煤矿千米深井综放开采工作面矿压控制设计
• 5.1 唐口煤矿千米深井综放工作而顶板结构及运动参数分析
• 5.2 唐口煤矿千米深井综放工作而控制设计
• 5.3 本章小结
• 6 唐口煤矿千米深井综放开采沿空巷道支护设计
• 6.1 唐口煤矿千米深井综放开采沿空巷道合理煤柱宽度研究
• 6.2 唐口煤矿千米深井综放开采沿空巷道支护设计
• 6.3 本章小结
• 7 主要结论
• 致谢
• 攻读硕士期间的科研情况
• 参考文献