【碩士】大傾角煤層長壁開采覆巖結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性研究

內(nèi)容簡介

　　大傾角煤層是指埋藏傾角為35°～55°的煤層，開采難度大，覆巖結(jié)構(gòu)復雜，“支架　　-圍巖”系統(tǒng)作用與一般傾角煤層差異大，因此，研究大傾角煤層長壁開采覆巖空間結(jié)　　構(gòu)及其穩(wěn)定性問題對豐富該類煤層開采理論和指導現(xiàn)場實踐均有重要意義。　　大量的現(xiàn)場實踐、實驗研究和理論分析表明：大傾角煤層走向長壁工作面開采中，　　沿傾斜方向礦壓顯現(xiàn)呈現(xiàn)出“先中部”、“次上部”、“再下部”的基本特征，具有時　　序性。直接頂、老頂及高位巖層的運移規(guī)律具有時序性和不均衡性。傾斜方向中、上部　　區(qū)域內(nèi)“三帶”特征明顯，且層位較高；傾斜下部區(qū)域內(nèi)的頂板巖層沒有明顯的“三　　帶”特征或“三帶”形成的層位較低且不完整?！　〈髢A角煤層長壁工作面傾斜方向上的頂板以傾斜砌體結(jié)構(gòu)形式存在；沿工作面傾斜　　方向中上部為傾斜砌體結(jié)構(gòu)活躍區(qū)，中部偏下區(qū)域為過渡區(qū)，傾斜下部區(qū)域為穩(wěn)定區(qū)。　　同時，在采場高位巖層中存在非對稱“殼體結(jié)構(gòu)”，“殼體結(jié)構(gòu)”大小主要取決于工作　　面上覆巖層巖性特征和開采空間大小等因素。傾斜砌體結(jié)構(gòu)與非對稱“殼體結(jié)構(gòu)”是大　　傾角煤層采場特有的空間結(jié)構(gòu)，二者的穩(wěn)定是保證“支架-圍巖”系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵?！　〈髢A角煤層長壁采場頂板傾斜砌體結(jié)構(gòu)與支架的相互作用可分為正壓、傾向擠壓、　　反傾向擠壓、后推和走向擠壓型，其易造成支架發(fā)生擠壓型失穩(wěn)、下滑失穩(wěn)、傾倒失穩(wěn)。　　大傾角煤層采場殼體局部破壞是殼體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的主要誘導因素，其失穩(wěn)模式主要有：以　　拉伸破壞為主的殼頂失穩(wěn)，以壓剪破壞為主的殼肩失穩(wěn)，以壓剪、拉伸破壞共同作用的　　殼基復合失穩(wěn)?！　〈髢A角煤層長壁開采覆巖空間的承載結(jié)構(gòu)是指采場空間上覆未破壞的“殼體”和　　破壞的“傾斜砌體”共同組成的結(jié)構(gòu)，其中“殼體”對“傾斜砌體”的擠壓與施載作用，　　“傾斜砌體”對“殼體”具有擠壓與約束作用，上覆“殼體”與“傾斜砌體”的鉸接作　　用降低了覆巖“殼體結(jié)構(gòu)”失穩(wěn)對工作面的沖擊作用。承載結(jié)構(gòu)失穩(wěn)類型可劃分為下壓　　型失穩(wěn)、推垮型失穩(wěn)及復合型失穩(wěn)，可以利用失穩(wěn)系數(shù)ζ 大小來描述失穩(wěn)的可能性。利　　用能量守恒原理與砌體梁理論對承載結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行了分析，給出了工作面上方“殼體　　結(jié)構(gòu)”破壞對支架的作宏觀作用力，并得出了在其作用下承載結(jié)構(gòu)發(fā)生下壓型失穩(wěn)、順向推垮、逆向推垮、走向推垮、復合型失穩(wěn)的判定條件。　　根據(jù)現(xiàn)場實踐經(jīng)驗和實驗室研究結(jié)果，運用大傾角煤層長壁開采覆巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性理　　論對25112 工作面覆巖結(jié)構(gòu)進行了分析，提出了頂板預爆破方案及支護系統(tǒng)防倒防滑措　　施等，工業(yè)性試驗表明，理論和實驗分析符合現(xiàn)場實際，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。

專題推薦