枣泉煤矿近浅埋煤层首采工作面覆岩破坏规律研究

摘要

近十余年来我国对浅埋煤层(150m以内)进行了比较深入的研究，得出典型的浅埋煤层工作面上覆岩层破坏规律。然而，对基岩层厚度比较大、松散载荷层厚度比较小的近浅埋煤层(100～200m)的工作面上覆岩层破断规律研究相对偏少，对岩体破裂与岩层移动过程的规律仍然缺乏完整和统一的认识。因此，在水资源匮乏、生态环境脆弱的西北部地区进行大规模近浅埋煤层开采时，掌握工作面上覆岩层破坏规律，不论对煤矿的安全生产，还是对地下水资源的保护都具有非常重要价值。 本文对该工作面的地质特征进行分析。收集了工作面矿压数据，对矿压显现规律进行了研究。同时，利用相似材料模拟实验，模拟现场工作面的推进，研究工作面覆岩破坏规律和动态发展过程。最后从理论上对覆岩破坏机理进行解释与探索。研究表明，枣泉煤矿2号煤层首采工作面周期来压不明显，来压期间的支架工作阻力一般不超过额定工作阻力，支架控制顶板的高度小于6～8倍采高，并且周期来压为中部顶板来压步距小，两端顶板来压步距大。通过相似材料模拟实验，得出第一分层开采后，工作面覆岩破坏形成“三带”，Ⅳ号含水层破坏，并测量出“三带”高度和地表下沉量；第二分层开采后，“三带”变成“两带”，Ⅲ号含水层破坏。利用关键层理论确定出工作面上覆岩层中存在4个关键层，经过理论分析和实验过程，认为第一分层开采后，只破坏了第1、2关键层，第二分层开采后，将破坏第3、4关键层，进而从理论上给出了覆岩层破坏的过程和机理。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1问题的提出及研究意义

1.2国外研究状况

1.3国内研究状况

1.3.1关于覆岩破坏及运动规律的研究

1.3.2关于层状岩层介质属性的认识

1.3.3采场支承压力分布规律的研究

1.4研究的内容和方法

2枣泉煤矿概况及矿压规律研究

2.1地质和开采条件

2.1.1地形地貌

2.1.2地质构造

2.1.3水文地质概况

2.1.4岩石工程地质特征

2.1.5煤层顶底板特性

2.1.6煤层及煤质

2.1.7瓦斯、煤尘及煤层自然发火情况

2.2首采工作面概况及矿压观测

2.2.1工作面概况

2.2.2观测方法及数据整理

2.3采煤工作面矿压显现规律

2.3.1工作面沿走向矿压特征

2.3.2工作面沿倾向矿压特征

2.3.3支架支撑覆岩高度的确定

2.4本章小结

3覆岩破坏的相似材料模拟试验研究

3.1相似材料模拟方法

3.2相似材料模拟试验设计

3.2.1试验目的

3.2.2试验设计

3.3开挖设计

3.4试验过程描述

3.4.1第一分层开采过程的描述

3.4.2第二分层开采过程的描述

3.4.3地表下沉观测

3.5试验结果

3.6本章小结

4覆岩破坏规律机理的理论研究

4.1覆岩破坏规律研究的理论基础

4.1.1覆岩破坏形成结构的理论

4.1.2覆岩破坏移动变形分带的理论

4.1.3关键层理论

4.2工作面上覆岩层破坏运动规律

4.2.1上覆岩层特征

4.2.2覆岩层三带的形成

4.2.3关键层破坏运动规律分析

4.3老顶形成块体结构的机理

4.4老顶岩层破断规律及顶板来压强度计算

4.4.1老顶岩层的初次与周期破断步距

4.4.2顶板来压强度计算

4.5本章小结

5结论

5.1结论

5.2思考与探讨

致谢

参考文献

附录