轩岗“三软”厚煤层综放开采覆岩活动规律的数值模拟研究

论文摘要

本文在广泛收集资料及大量调研的基础上,以轩岗某矿“三软”条件下5号厚煤层为研究背景。采用理论分析、现场实测研究、计算机数值模拟相结合的方法,对“三软”特厚煤层综放工作面煤壁前方的支承压力分布,相关影响因素以及工作面前方煤体进入弹性区或塑性区的力学条件进行了分析,建立了“三软”条件厚煤层覆岩结构的力学模型。通过现场实测采场支架压力显现,验证了理论分析的正确性,较好地解释了“三软”条件厚煤层放顶煤开采顶煤运移及覆岩活动的规律。通过对轩岗“三软”条件厚煤层综放开采采场的应力、位移及塑性区分布规律的数值模拟研究,结果表明,轩岗“三软”厚煤层冒放性好,适于放顶煤开采。与常规综采工作面相比,具有支承压力的影响范围大,工作面前方支承压力峰值位置前移的特点。该研究成果为“三软”条件下综放开采合理布置巷道、优化支架等提供了理论依据,对其他类似条件下的生产矿井通过技术改造,提高产量、降低生产成本,实现安全高效生产具有重要的理论价值和实践意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 研究现状综述
• 1.3 存在的问题
• 1.4 论文研究的主要内容及技术路线
• 2 综放采场支承压力分布规律
• 2.1 煤壁前方支承压力分布
• 2.2 工作面前方煤层弹、塑性区分析
• 2.2.1 均质煤体
• 2.2.2 有节理弱面的煤体
• 2.3 三软”厚煤层放顶煤工作面控顶区力学系统与载荷分析
• 2.4 本章小结
• 3 综放采场覆岩运动及顶煤活动规律
• 3.1 覆岩岩体结构
• 3.2 采场上覆岩层三带运动规律
• 3.3 “三软”煤层综放工作面上覆煤岩结构模型
• 3.4 “三软”煤层顶煤活动规律
• 3.4.1 理想散体放出形态及特征
• 3.4.2 “三软”煤层放顶煤开采放出体形态分析
• 3.5 本章小结
• 4 “三软”厚煤层综放工作面矿压观测
• 4.1 矿井概况
• 4.2 综放面矿压实测
• 4.2.1 工作面中部支架工作阻力及其分布
• 4.2.2 工作面支架工作阻力分布规律
• 4.3 “三软”煤层综放工作面矿压显现特征及分析
• 5 “三软”综放面围岩应力及位移分布规律数值模拟
• 5.1 数值方法及数值模拟
• 5.2 模型的建立
• 5.2.1 岩体物理力学参数的确定
• 5.2.2 几何模型的确定
• 5.2.3 模拟过程
• 5.2.4 网格的离散化
• 5.3 计算结果分析
• 5.3.1 采场围岩应力分布规律
• 5.3.2 采场围岩位移分布规律
• 5.3.3 监测点的垂直位移分布规律
• 5.3.4 采场推进过程中顶底板塑性区域分布规律
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间已发表的学术论文及科研成果
• 致谢