【摘要】：我國以前采用的一些落后的采煤方法,形成房柱式采空區(qū),近些年會遇到在房柱式采空區(qū)下煤層開采的問題。上部煤層采用房柱式開采后在采空區(qū)遺留了大量煤柱,當進行下煤層開采時,殘留煤柱向下傳遞的應力作用在下煤層工作面頂板上,使得工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律有別于普通的單一煤層開采,論文用理論分析、現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)、數(shù)值模擬等方法,研究淺埋煤層房柱式采空區(qū)中殘留煤柱的集中應力對下煤層開采的礦壓顯現(xiàn)的影響,主要內(nèi)容與結(jié)論有:(1)將上部荷載作用在煤柱上,通過煤柱向下部巖體傳遞,建立力學模型通過半平面體理論得到單一房式煤柱和多個房式煤柱在底板中的應力傳遞規(guī)律,并確定煤柱向下傳遞的影響范圍。建立區(qū)段隔離煤柱受力的力學模型得到其向下的應力傳遞規(guī)律,在過區(qū)段隔離煤柱下開采時會對工作面產(chǎn)生比較大的影響。(2)考慮上部采空區(qū)殘留煤柱上的應力向下傳遞作用在下部煤層的關(guān)鍵層上,通過建立彈性固支梁和懸臂梁力學模型得到基本頂?shù)某醮蝸韷翰骄嗪椭芷趤韷翰骄?由于殘留煤柱應力的影響使得作用在關(guān)鍵層上的荷載集度增大從而使來壓步距變小。通過對基本頂結(jié)構(gòu)的分析,將其變化為“單回轉(zhuǎn)巖塊”結(jié)構(gòu),得出了支架的工作阻力。(3)結(jié)合工程實例,通過理論計算得到了房柱式采空區(qū)下煤層開采的周期來壓步距和合理的支架工作阻力,結(jié)果顯示與現(xiàn)場數(shù)據(jù)比較接近。而在過區(qū)段隔離煤柱時由于煤柱集中應力的突然釋放和上覆巖層的關(guān)鍵塊體的回轉(zhuǎn)會造成壓架事故。通過數(shù)值模擬方法模擬回采過程中的礦壓現(xiàn)象,顯示上部房柱式小煤柱對下煤層開采影響較小,而區(qū)段隔離煤柱影響比較大,當回采工作面過區(qū)段隔離煤柱時容易發(fā)生動載壓架,采用提前預裂爆破松動煤柱的頂板控制技術(shù),以保證工作面的安全回采。
【圖文】：

xz 圖 2.9 單一煤柱在底板中的應力等值線圖力等值線可以很清楚的看到：水平方向應力等值線呈現(xiàn)“桃仁”型，剪切應力心對稱分布。水平應力會隨著深度的增置向下水平應力的衰減程度大于兩側(cè)，小，其在豎直方向上的減小程度遠小于位置對稱分布，說明關(guān)于煤柱對稱兩側(cè)的。根據(jù)經(jīng)典巖石力學理論，煤層開采前采后的底板中的應力分布來分析煤柱對煤柱的集中應力的影響范圍，引入應力應力的比值作為依據(jù)，因此可得：,x zx zk kq q 別為水平和豎直應力集中系數(shù)。

xz 圖 2.9 單一煤柱在底板中的應力等值線圖由圖 2.9 的應力等值線可以很清楚的看到：水平方向上的應力等值線呈現(xiàn)“氣泡，豎直方向上的應力等值線呈現(xiàn)“桃仁”型，剪切應力等值線呈現(xiàn)“棗葉”型，應值線關(guān)于煤柱中心對稱分布。水平應力會隨著深度的增加在水平方向上的影響越來，，在煤柱中心位置向下水平應力的衰減程度大于兩側(cè)，豎直應力隨著深度的增加而直方向上逐漸減小，其在豎直方向上的減小程度遠小于在水平方向。剪切應力在煤方關(guān)于煤柱中心位置對稱分布，說明關(guān)于煤柱對稱兩側(cè)的剪切應力大小相等方向相著左右下角減小。根據(jù)經(jīng)典巖石力學理論，煤層開采前原巖應力會隨著覆巖深度的而增大，對比開采后的底板中的應力分布來分析煤柱對其的應力分布影響。為了便于分析煤柱的集中應力的影響范圍，引入應力集中系數(shù)來分析，將求得的與煤柱上的附加應力的比值作為依據(jù)，因此可得：,x zx zk kq q （2.2式中xk 、zk 分別為水平和豎直應力集中系數(shù)。
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD32

【參考文獻】

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本文編號：2604192