河林矿大倾角煤层综合机械化开采技术研究

论文摘要

越南大倾角煤层分布地域广泛,资源丰富,大倾角煤层的可采储量约为25亿吨,约占全国煤炭总储量的35%,而产量只占总产量的]5%左右,远远低于储量所占比例,并且产量的比重还有进一步下降的趋势。煤炭资源合理利用是越南能源安全及经济社会可持续发展的战略选择,因此,研究大倾角煤层的开采技术,提高煤炭资源利用率,提高矿井的回采率和延长矿井的服务年限,对越南煤炭资源的可持续发展具有重要意义。本文针对越南河林煤矿5(2)煤层赋存条件复杂,开采难度大的特点,首先分析、研究确定了越南河林煤矿大倾角煤层的采煤方法,并通过岩石力学性能实验,测定了5(2)煤层顶底板岩石物理力学性质,为计算机数值模拟和围岩控制理论计算提供基本岩石力学参数。采用RFPA岩层破断过程分析系统软件,分析了顶煤岩变形破坏、顶板变形及移动规律和采煤工作面矿山压力显现规律；通过监测大倾角工作面液压支架初撑力、工作阻力变化,分析直接顶和老顶的运动规律,确定工作面液压支架初撑力、支架工作阻力的经济合理值,以及在特殊地段所应采取的安全技术措施,从而为后续综采工作面围岩控制、安全高效生产提供保证。通过理论计算和RFPA数值模拟,确定了区段保护煤柱宽度(15m)。最后进行了大倾角煤层回采巷道矿压显现规律RFPA数值模拟研究,数值模拟和理论计算都表明大倾角煤层回采巷道上帮的煤壁破坏要远比下帮严重,煤壁过度破坏必然导致顶板的恶化,即大倾角煤层巷道围岩变形和破坏具有明显的非对称特征。通过对越南河林煤矿大倾角煤层综合机械化采煤进行的研究,解决了大倾角煤层难以解决的顶板安全管理问题。采用大倾角综采后,煤矿节省投资,实现了既保护环境、节约资料,又促进安全的目标同时还促进了能源和经济协调发展。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 中国大倾角煤层开采研究概况
• 1.2.1 中国大倾角机械化开采方法概述
• 1.2.2 中国大倾角煤层的岩层控制研究概况
• 1.3 其他国家大倾角煤层开采研究概况
• 1.4 大倾角煤层开采的特点
• 1.5 大倾角煤层主要采煤方法
• 1.5.1 水力采煤法
• 1.5.2 斜坡采煤法
• 1.5.3 长孔爆破采煤法
• 1.5.4 伪斜柔性掩护支架采煤法
• 1.5.5 急倾斜综合机械化采煤法
• 1.5.6 液压支架放顶煤的采煤工艺
• 1.6 主要研究内容和研究路线
• 1.6.1 研究内容
• 1.6.2 论文研究技术路线
• 2 河林矿大倾角煤层采煤方法研究与选择
• 2.1 河林矿大倾角煤层采煤方法选择
• 2.2 河林矿综合机械化开采技术难点与顶板控制技术
• 2.2.1 河林矿综合机械化开采技术难点
• 2.2.2 大倾角采煤顶板控制技术
• 2.2.3 大倾角综采工作面设备防滑防倒
• 2.3 本章小结
• 3 大倾角煤层工作面矿压显现规律研究
• 3.1 测试目的及基本要求
• 3.2 岩石力学性能实验
• 3.3 大倾角煤层采场矿压显现规律数值模拟研究
• 3.3.1 RFPA系统概述
• 3.3.2 数值模拟
• 3.4 复杂地质大倾角煤层顶板运动规律理论分析
• 3.5 本章小结
• 4 大倾角综采工作面支架工作运行状态研究
• 4.1 监测目的及方案
• 4.1.1 监测目的
• 4.1.2 监测方案
• 4.2 支架的承载特性和适应性分析
• 4.2.1 支架支护阻力的频率分布
• 4.2.2 支架初撑力工作特性与适应性分析
• 4.2.3 支架末阻力工作特性与适应性分析
• 4.2.4 液压支架整体平均受力分析
• 4.3 作面矿压显现规律分析
• 4.4 本章小结
• 5 大倾角煤层区段保护煤柱参数研究
• 5.1 煤柱强度理论及变形规律研究
• 5.1.1 煤柱体的强度理论
• 5.1.2 煤柱应力分析
• 5.2 大倾角煤层护巷煤柱宽度参数确定
• 5.2.1 影响因素分析
• 5.2.2 护巷煤柱宽度确定
• 5.3 护巷煤柱宽度的模拟分析
• 5.3.1 动态仿真模拟模型建立
• 5.3.2 模拟结果及其分析
• 5.4 工作面区段煤柱现场工业实验研究
• 5.4.1 预留煤柱宽度与区段巷道掘进方式确定
• 5.4.2 钻孔应力测试方案
• 5.4.3 观测数据结果分析
• 5.5 本章小结
• 6 大倾角煤层回采巷道矿压显现规律与围岩控制技术研究
• 6.1 大倾角煤层回采巷道矿压显现规律
• 6.1.1 回采巷道矿压规律分析
• 6.1.2 大倾角煤层回采巷道矿压显现规律RFPA数值模拟研究
• 6.2 大倾角煤层回采巷道围岩控制技术
• 6.3 -300大倾角回采面巷道围岩控制设计
• 6.3.1 大倾角煤层巷道支护方案设计要点
• 6.3.2 围岩破坏范围的确定
• 6.3.3 锚杆支护设计
• 6.3.4 回采巷道锚杆支护问题与分析
• 6.4 现场工业实验与锚杆支护质量监测研究
• 6.4.1 顶板岩层相对位移观测
• 6.4.2 锚杆支护质量监测
• 6.4.3 观测结论
• 6.5 技术与经济效果分析
• 6.5.1 技术效果分析
• 6.5.2 经济效果分析
• 6.5.3 社会效益分析
• 6.6 本章小结
• 7 研究结论与展望
• 7.1 研究结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集
• 附件