复杂条件大倾角综放工作面冒顶倒架机理及控制技术研究

论文摘要

本文针对葛亭煤矿2313大倾角综放工作面地质生产条件,综合运用现场调研、数值模拟、力学分析及现场试验等方法,深入研究了综放工作面端面顶煤冒落机理、支架稳定性及其控制技术,研究成果对于促进大倾角综放面安全高效开采具有重要的意义。大倾角综放工作面由于断层多、陷落柱发育、煤体强度低、节理裂隙发育,且液压支架上方的顶煤沿工作面倾斜向下滑移的分力较大及移架和放煤过程的扰动,因此支架—围岩系统易出现冒顶倒架事故。运用离散元对大倾角综放工作面端面煤岩体稳定性影响因素、端面控制效果及顶煤放出特征进行了数值模拟,确定了综放面支架端面距应小于0.75m,支架工作阻力的临界值应为3600kN,水平工作阻力的临界值为160kN,且指向工作面煤壁。通过对支架稳定性进行力学分析,分别得到了在顶板冒空条件下支架不发生倾倒和下滑的煤层临界倾角值以及在支架擦顶移架过程中不发生倾倒下滑的支架立柱最小支撑力。通过力学模型分析支架横向的结构稳定性,确定了支架带压移架且保持稳定的最小支撑力等计算公式。对葛亭煤矿2313大倾角综放工作面进行了矿压监测统计分析,现场实施了冒顶倒架控制措施,实现了复杂条件下平均倾角为36°,最大倾角为51°的安全高效综放开采。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究的内容
• 1.4 研究的方法与技术路线
• 2 复杂条件大倾角综放工作面地质生产条件
• 2.1 复杂条件大倾角综放工作面地质概况
• 2.2 复杂条件大倾角综放工作面生产条件
• 2.3 冒顶倒架事故特征及其原因分析
• 2.4 本章小结
• 3 端面煤岩体稳定性及其合理支护参数研究
• 3.1 综放面煤岩体稳定性的数值模拟
• 3.2 模拟计算结果分析
• 3.3 2313综放面顶煤放出的数值模拟
• 3.4 端面煤岩体稳定性控制指标
• 3.5 本章小结
• 4 大倾角液压支架横向稳定性及其控制参数研究
• 4.1 大倾角综放液压支架失稳原因分析
• 4.2 大倾角液压支架稳定性力学分析
• 4.3 2313大倾角综放面液压支架控制参数的确定
• 4.4 本章小结
• 5 大倾角综放面纵向支架—围岩作用机理与控制研究
• 5.1 影响综放面顶煤冒漏的关键因素分析
• 5.2 大倾角综放面纵向支架—围岩作用机理
• 5.3 支架顶梁俯仰角与端面煤岩体冒漏的关系研究
• 5.4 2313大倾角综放面支架顶梁控制参数的确定
• 5.5 本章小结
• 6 大倾角综放面冒顶倒架控制实践
• 6.1 大倾角综放面矿压观测分析
• 6.2 综放面支架—围岩控制指标确定及控制措施
• 6.3 综放面冒顶倒架控制效果分析
• 6.4 本章小结
• 7 结论
• 7.1 主要结论
• 7.2 展望
• 8 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况