“三软”煤层炮采放顶煤工作面支护优化研究

论文摘要

我国对于“三软”煤层采场顶板控制技术进行了大量的研究,取得了一定的成果,但是还有一些问题需要去解决。由于“三软”煤层地质条件的特殊性,造成顶板控制效果不理想,支护效率低,顶板事故频发等现象发生,因此研究出一套合理的顶板控制技术十分必要。本文对豫西教学三矿16081工作面进行了大量的现场观测,掌握了工作面矿压显现特征及支承压力分布情况,得出“三软”厚煤层采场顶板来压机理。结合UDEC数值模拟和实验室相似模拟试验进行分析,对“三软”煤层采场围岩应力分布规律和上覆岩层运移规律进行研究,得出采场顶板来压步距和强度、采场超前支护范围等重要参数。结合现场采场控制中出现的问题,根据“三软”煤层地质条件,参考工作面的支护参数和影响顶煤采出率等相关因素,对原有控制方案进行优化,提出一整套采场支护和放煤工艺改进方案。最终采用悬移支架取代单体液压支柱配合Π钢梁的支护方案,经现场检验,改善了回采工作面顶底板控制状态,提高了顶煤放出率,确保了矿井安全生产。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 引言
• 1.1 问题的提出和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 上覆岩层运动规律
• 1.2.2 采场支承压力分布规律研究现状
• 1.2.3 "三软"煤层研究现状
• 1.3 主要研究方法和技术路线
• 2 矿压观测及其显现规律分析研究
• 2.1 矿井概况
• 2.1.1 地质概况
• 2.1.2 开采技术条件
• 2.2 矿压观测内容及方案
• 2.2.1 观测目的及内容
• 2.2.2 矿压观测方案
• 2.2.3 矿压观测设备介绍
• 2.3 采场顶板运动规律与矿压显现特征
• 2.3.1 矿压观测数据处理
• 2.3.2 矿压观测数据分析
• 2.4 本章小结
• 3 采场上覆岩层活动规律的数值模拟
• 3.1 建立数值模型目的
• 3.2 数值模型建立
• 3.2.1 计算模型范围确定
• 3.2.2 模型边界条件确定及应力加载
• 3.2.3 岩体力学参数选取
• 3.2.4 模型开挖
• 3.2.5 模型准则选取
• 3.3 模拟结果分析
• 3.4 本章小结
• 4 采场上覆岩层活动规律的相似模拟
• 4.1 相似材料模拟理论
• 4.2 相似模拟试验设计
• 4.2.1 试验目的和任务
• 4.2.2 相似材料选取
• 4.2.3 原型地质条件
• 4.2.4 相似参数确定
• 4.3 模型制作
• 4.3.1 相似材料配比及用量计算
• 4.3.2 模型建立
• 4.3.3 模型加载过程
• 4.3.4 试验进行过程及观测方法
• 4.4 试验结果分析
• 4.4.1 采场上覆岩层移动特点
• 4.4.2 上覆岩层结构及稳定性分析
• 4.4.3 采场围岩应力分析
• 4.5 本章小结
• 5 采场支护优化
• 5.1 工作面π型梁对棚支护优化
• 5.1.1 工作面支护现状评价
• 5.1.2 工作面支护优化设计
• 5.1.3 采场支护优化后的现场工业性试验
• 5.2 放顶煤工艺优化设计
• 5.3 回采工作面支护工艺优化
• 5.3.1 整体组合简易液压支架选型
• 5.3.2 支架工作面布置及超前支护
• 5.3.3 支架应用情况
• 5.3.4 整体组合简易液压支架放煤方式
• 5.4 本章小结
• 6 结论及展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 论文不足与展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集