大采高放顶煤采场结构及围岩控制研究

论文摘要

鉴于我国厚及特厚煤层资源丰富,大采高放顶煤开采的应用越来越广泛,本文围绕大采高放顶煤工作面采场结构及围岩控制这一课题进行研究,以晋兴斜沟煤矿的现场条件为依据,在详细分析前人研究成果的基础上,运用理论分析、实验室相似模拟、数值模拟等多种研究方法,初步研究了厚煤层大采高放顶煤开采工作面矿压显现规律、顶板移动规律、工作阻力确定方法。首先分析了同类大采高条件下已应用的几个矿井的矿压显现规律,其次运用实验室相似模拟的方法对大采高放顶煤工作面的顶板垮落、顶板运动及支承压力分布进行了研究,最后采用FLAC3D数值模拟结合实验室相似模拟的方法,分析大采高放顶煤采场顶板运动及压力分布特征。研究结果表明:大采高放顶煤采场的矿压规律结合了大采高和普通综放的特点,但又不同于大采高和普通综放面,大采高放顶煤采场工作阻力大,动载系数小。大采高综放面顶板初次来压步距为40～50m左右,周期来压步距为10m左右。大采高放顶煤工作面放煤效果好,顶煤回收率高。通过试验研究,采用估算法得到大采高放顶煤工作面顶板控制力学模型,确定斜沟矿大采高放顶煤工作面支架工作阻力值为10200KN。最后,结合其他矿井工程实践进行了现场实测分析研究,实测结果验证了论文研究结论的正确性,现场应用取得了良好的技术经济效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.1.1 课题的背景及提出
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 课题国内外研究现状及发展状况
• 1.2.1 放顶煤的研究现状及发展概况
• 1.2.2 大采高开采技术的研究现状及发展概况
• 1.2.3 大采高综放开采技术的研究现状及发展概况
• 1.3 研究内容及方法
• 第二章 大采高放顶煤工作面矿压显现规律
• 2.1 平朔一号井4106 大采高综放工作面矿压显现规律
• 2.1.1 大采高综放面地质条件及概况
• 2.1.2 矿压观测结果
• 2.1.3 小结
• 2.2 大同塔山煤矿8206 大采高综放工作面矿压显现规律
• 2.2.1 大采高综放面地质条件及概况
• 2.2.2 矿压观测结果
• 2.2.3 小结
• 2.3 神东保德煤矿88300-1 大采高综放工作面矿压显现规律
• 2.3.1 大采高综放面地质条件及概况
• 2.3.2 矿压观测结果
• 2.3.3 小结
• 2.4 本章小结
• 第三章 大采高放顶煤采场结构的相似模拟研究
• 3.1 斜沟矿的地质情况及开采条件
• 3.2 相似材料模拟试验
• 3.2.1 原型条件及试验装置
• 3.2.2 相似比的确定
• 3.2.3 模型材料及其配比
• 3.2.4 模型设计
• 3.2.5 模型的加载与测试
• 3.2.6 模型的制作
• 3.3 试验过程描述及结果分析
• 3.4 斜沟煤矿13 号煤层放顶煤模拟试验结果及其分析
• 3.4.1 顶板的垮落规律
• 3.4.2 顶板的初次来压及周期来压
• 3.4.3 顶板位移及其变化规律
• 3.4.4 工作面前方支承应力分布规律
• 3.5 本章小结
• 第四章 大采高放顶煤采场应力分布数值模拟研究
• 4.1 模拟软件介绍
• 4.1.1 FLAC 软件概述
• 4.1.2 FLAC 软件的基本原理
• 4.2 模型设计及模拟方案
• 4.2.1 模型设计
• 4.2.2 模拟方案及过程
• 4.2.3 模拟结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 大采高放顶煤支架工作阻力确定
• 5.1 综放支架工作阻力确定方法
• 5.1.1 以损伤理论为依据的统计类比法
• 5.1.2 实测统计法
• 5.2 大采高综放力学模型及工作阻力计算
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文