仰采综放工作面支架围岩稳定性及其控制研究

论文摘要

支架围岩稳定性一直是综放开采研究的核心问题之一,因此深入认识围岩运动规律,掌握支架对围岩的控制作用,对实现工作面安全高产高效具有重要意义。本文采用实验室相似材料模拟实验、计算机数值计算和理论分析方法,以红会四矿4708综放工作面为研究对象,对仰采综放工作面支架围岩稳定性及其控制进行了比较深入的研究。根据力学分析和UDEC数值模拟,分析仰采综放工作面基本顶呈现出悬臂梁结构和铰接结构两种基本形态;对仰采综放工作面支架、直接顶以及基本顶的进行受力分析,进而研究支架围岩稳定性;通过一般综放面支架围岩刚度关系建立仰采综放工作面支架围岩刚度体系,进而建立了仰采综放工作面支架围岩力学模型;应用FLAC3D数值模拟软件综合分析了6种不同角度下仰采综放工作面围岩应力的分布特征、位移及破坏区分布特征;应用UDEC对仰采综放工作面煤壁片帮控制进行模拟,分析比较了支架支护阻力、端面距及支架支撑角度对煤壁稳定性的影响;通过对仰采综放工作面煤壁片帮机理的分析,结合工作面的现场试验,提出了大坡度仰采综放工作面煤壁片帮的控制方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 概述
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 相关研究动态
• 1.2.1 国内外综放开采技术的发展与现状
• 1.2.2 国内外倾斜长壁开采的理论现状
• 1.3.研究内容
• 2 仰采综放工作面围岩运动特点
• 2.1 仰采综放工作面围岩运动的力学特点
• 2.1.1 仰斜综放开采基本顶呈悬臂梁的力学模型
• 2.1.2 仰斜综放开采基本顶呈铰接结构的力学模型
• 2.2 仰斜综放开采围岩移动变形特征的UDEC计算模拟分析
• 2.2.1 计算模型及参数
• 2.2.2 计算结果分析
• 2.3 仰斜综放开采物理相似材料模拟
• 2.3.1 实验方案
• 2.3.2 实验结果分析
• 2.4 本章小结
• 3 仰采综放工作面支架围岩受力及刚度分析
• 3.1 仰采综放工作面支架围岩受力分析
• 3.1.1 顶煤和直接顶受力分析
• 3.1.2 基本顶对支架载荷的受力分析
• 3.1.3 仰采综放工作面支架受力分析
• 3.1.4 仰采综放工作面支架稳定性分析
• 3.2 仰采综放工作面支架围岩刚度分析
• 3.2.1 一般综放工作面支架围岩系统
• 3.2.2 仰采综放工作面支架围岩系统的刚度
• 3.3 仰采综放工作面支架围岩的整体力学模型
• 3.3.1 直接顶为似刚性时的力学模型
• 3.3.2 直接顶为似零刚度时的力学模型
• 3.3.3 直接顶为中间型刚度时的力学模型
• 3.4 本章小结
• 4 仰采综放工作面围岩应力分布特征
• 4.1 数值计算模型及参数
• 4.2 数值模拟结果分析
• 4.2.1 不同倾角下垂直应力分布特征
• 4.2.2 不同倾角下煤壁水平应力分布特征
• 4.2.3 不同倾角下煤壁法向应力分布特征
• 4.2.4 不同倾角下煤壁处位移量
• 4.3 本章小结
• 5 仰采综放工作面煤壁稳定性分析
• 5.1 工作面仰采角度对煤壁片帮影响的力学机理
• 5.2 UDEC数值计算分析
• 5.2.1 计算模型
• 5.2.2 计算方案和过程
• 5.2.3 计算结果分析
• 5.3 本章小结
• 6 大坡度仰采综放工作面煤壁片帮控制
• 6.1 4708 工作面状况
• 3D分析'>6.2 仰采综放工作面煤壁锚杆加固作用的FLAC^3D分析
• 6.3 煤壁片帮控制的现场应用
• 6.4 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录