大倾角超长综放工作面上覆岩层移动及矿压显现规律研究

摘要

公乌素矿1604工作面所采煤层为大倾角煤层、工作面长度为312m,采用综采放顶煤采煤法。1604工作面的安全开采面临煤层倾角大、工作面超长等复杂因素的制约。若实现工作面高产高效的安全生产,需正确分析工作面上覆岩层的移动破断规律和掌握工作面矿压显现规律。
　　首先,通过对公乌素矿16＃煤层及其临近岩层进行岩石力学试验,得出煤层及工作面顶底板岩层的物理力学参数;其次,根据岩石物理力学参数,利用钱鸣高院士的“关键层理论”对工作面顶板结构进行分析,确定了关键层的位置及理论计算了“上三带”区域范围;再次,利用矿山压力的相似模拟试验得出了直接顶与老顶的初、周期来压步距及超前支撑应力的分布特点,并对上覆岩层的垂直位移量进行了监测分析;而后,通过有限差分元软件FLAC3D对工作面进行数值模拟,得出了工作面每推进20m的上覆岩层水平应力、垂直应力、垂直位移量、塑性变形区域的分布规律;最后通过矿压现场监测的手段,对直接顶、基本顶周期来压是否明显进行判定,并得出顶板来压步距、来压强度、支架的工作阻力分布规律,对支架的适应性进行了分析讨论,找出了支架初撑力不足的原因。
　　本文研究成果能够有力的对工作面矿压控制措施的制定提供理论支持,为与本矿井相似工程条件的工作面提供参考依据,同时对我国大倾角超长综放工作面矿山压力研究理论的完善与充实起到了一定的促进作用。

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1绪论

1.1 课题提出的背景

1.2 课题的研究意义

1.3 国内外相关研究现状

1.4 研究方案、内容与技术路线

2 煤与岩石物理力学试验

2.1采样地点

2.2岩样规格、加工精度

2.3 岩石力学性质测定试验

2.4岩体的体积模量与剪切模量

2.5 岩石力学参数

2.6本章小结

3工作面上覆岩层移动规律的相似模拟试验

3.1 相似模拟试验理论概述

3.2相似材料模拟试验设计

3.3相似材料配比及用量

3.4 模型的制作、加载、开挖及观测

3.5 试验过程

3.6 实验结果分析

3.7本章小结

4工作面覆岩位移及应力规律数值模拟分析

4.1 FLAC3D数值模拟软件简介

4.2 数值模拟目的

4.3 数值分析模型的构建

4.4数值模拟过程分析

4.5 本章小结

5工作面矿压显现及分布规律实测研究

5.1工作面概况

5.2综放工作面矿压观测

5.3工作面支架的阻力分布规律

5.4工作面回采巷道矿压监测

5.5本章小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

在学研究成果

致谢