大采高工作面初次来压的模拟与研究

论文摘要

国家“十一五”期末要形成68个亿吨级和810个5 000万吨级的大型煤炭企业,总产量占全国煤炭产量的50%以上。山西煤炭的“兼并重组”就是为了响应这一目标而产生的。可以说煤炭资源的整合,是发展大型产煤基地的前提条件和资源保障。当下,得到资源的大型煤炭企业正忙着对收购、兼并的小矿进行技术改造和扩建。如何能让有限的资本投入产生最大的经济效益,如何能在短期内将企业的产能提高到一个较高的水平上?山西很多矿区赋存有3#煤层和15#煤层,如晋城、长治、大同、阳泉、临汾、运城。这两层煤层平均厚度在3.0～6.0m,煤层发育整体稳定,顶,底板条件较好,在这种煤层条件下,一次采全高是首选方法。随着我国生产力的提高,大型综合机械化设备将逐渐投入到井下。对于厚度在4.0m以上的煤层,一次采全高将是未来的一个发展方向。许多研究已证明随着工作面的推进,顶板对液压支架将产生很大的压力。尤其在顶板周期来压和初次来压过程中,工作面的液压支架增阻较大。当支架选型不合理时,顶板周期来压和初次来压时,将导致支架倒架、支架折损、工作面冒顶,严重的时候将导致工作面切顶,产生飓风,引发矿压灾害。本文针对长治王庄煤业大采高工作面顶板岩层,进行了现场取芯和实验室力学测试,分析了煤层及顶板的岩体结构和力学特性;应用FLCA-3D模拟软件,采用静态的加载的模拟思路,模拟了大采高工作面初次来压期间的动态模型。得出了大采高工作面初次来压期间工作面的垂直应力及水平应力分布规律,为大采高工艺在该区域的可行性提供了一些依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景、目的及意义
• 1.2 影响大采高发展的主要因素
• 1.3 大采高围岩控制事故及特点
• 1.4 大采高围岩控制理论研究现状、不足及本文的研究内容
• 1.5 研究方法及技术线路
• 第二章 煤岩力学实验及稳定性评价
• 2.1 井下取芯位置及巷道断面特征
• 2.2 煤岩力学实验
• 2.2.1 实验内容
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.3 实验步骤
• 2.2.4 力学参数确定
• 2.3 顶板岩层地质力学评价
• 2.4 顶板岩层力学参数
• 第三章 采煤工作面上覆岩层移动的一般规律
• 3.1 概述
• 3.1.1 煤层顶底板岩层的构成
• 3.1.2 采煤工作面上覆岩层移动及其破坏
• 3.2 直接顶的移动规律
• 3.2.1 直接顶厚度（冒高）的确定
• 3.2.2 影响直接顶厚度的主要因素
• 3.3 老顶的移动规律
• 3.3.1 老顶的缓慢下沉
• 3.3.2 老顶呈长岩梁断裂
• 3.4 直接顶和老顶的相互转化
• 第四章 直接顶力学模型分析及支架载荷估算
• 4.1 直接顶关键层理论概述
• 4.2 直接顶的结构及参数
• 4.3.1 直接顶结构判断
• 4.3.2 直接顶结构参数
• 4.3 液压支架载荷估算
• 4.4 切眼的锚网支护
• 第五章 初采期间顶板力学模型 FLAC3D 的模拟检验
• 5.1 模拟软件介绍
• 5.1.1 FLAC-3D 简介
• 5.1.2 FLAC-3D 的有限差分法求解的基本原理
• 5.2 切眼的支护与模拟检验
• 5.2.1 3043 工作面切眼工程概况
• 5.2.2 切眼支护效果模拟分析
• 5.2.3 支护效果小结
• 5.3 工作面初次来压的模拟与分析
• 5.3.1 工作面的概况及模拟的建立
• 5.3.2 模拟程序及程序说明
• 5.3.3 开切眼
• 5.3.4 模拟过程
• 5.4 初次来压期间的应力分布规律
• 第六章 工业性实验
• 6.1 王庄煤业大采高工作面设备选型与配备
• 6.2 采煤工
• 6.2.1 采煤工艺
• 6.2.2 回采工艺说明及要求
• 6.3 劳动组织
• 6.3.1 作业方式
• 6.3.2 正规循环组织措施
• 6.4 主要技术经济指标
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文和参加的科研项目