【摘要】：隨著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展及煤炭開(kāi)采技術(shù)的不斷改進(jìn),厚度大于14m的特厚煤層的開(kāi)采相繼進(jìn)行,開(kāi)采方式以大采高綜放一次采全高為主。煤層開(kāi)采厚度越大,工作面礦壓顯現(xiàn)危害越嚴(yán)重且基本頂失穩(wěn)時(shí)呈現(xiàn)新的破斷形式,采場(chǎng)液壓支架支護(hù)阻力加大,煤層采后上覆巖層擾動(dòng)嚴(yán)重,地表下陷程度加深,另外,采空區(qū)與非采空區(qū)下特厚煤層開(kāi)采時(shí)來(lái)壓規(guī)律也有所區(qū)別。針對(duì)特厚煤層開(kāi)采出現(xiàn)的上述問(wèn)題,本文以斜溝煤礦13~#煤層開(kāi)采為工程背景(上部多區(qū)域?yàn)?~#煤層采空區(qū)),采用理論分析、數(shù)值模擬及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等方法進(jìn)行研究,主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論分析如下:(1)使用數(shù)值模擬方法探究了斜溝煤礦13~#煤層開(kāi)采工作面圍巖超前支承應(yīng)力演變規(guī)律,研究以采空區(qū)下開(kāi)采為主。研究發(fā)現(xiàn),受8#煤層采后圍巖卸壓影響,距離8#煤層采空區(qū)越近的巖層中支承應(yīng)力越小且隨工作面推進(jìn)變化規(guī)律不明顯;受8#煤層煤柱集中應(yīng)力影響區(qū)域工作面超前支承應(yīng)力較大;在相同推進(jìn)度下工作面不同位置處,越靠近工作面中間位置,煤壁中支承應(yīng)力峰值越大,隨著推進(jìn)度的增加,煤巖層中峰值應(yīng)力有略微增大趨勢(shì),且峰值超前煤壁距離降低。采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法對(duì)工作面順槽中液壓支柱壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)在測(cè)點(diǎn)距工作面10m處支承壓力開(kāi)始緩慢上升,約5m處達(dá)到峰值。(2)采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算與數(shù)值模擬試驗(yàn)對(duì)斜溝煤礦雙組煤層采后覆巖破壞特征進(jìn)行研究,結(jié)論如下:8~#煤層采后覆巖垮落帶發(fā)育高度28.9m~30m,裂隙帶發(fā)育高度85m~125m;8~#煤層與13~#煤層全采完后覆巖垮落帶發(fā)育高度95m~102m,裂隙帶發(fā)育高度270m~300m;數(shù)值模擬結(jié)果顯示,8~#煤層采后表土層最大下沉量為1.76m,13~#煤層采完后地表最大下陷高度約8.97m。(3)經(jīng)過(guò)理論分析13~#煤采后覆巖結(jié)構(gòu),得出:基本頂垮落后難以形成砌體梁結(jié)構(gòu),易形成懸臂梁結(jié)構(gòu),回轉(zhuǎn)時(shí)可看作外伸梁結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行受力分析;研究出適用于較薄直接頂?shù)刭|(zhì)條件下大采高綜放開(kāi)采工作面的支架—圍巖耦合關(guān)系;推導(dǎo)出適合采空區(qū)下及非采空區(qū)下薄直接頂特厚煤層開(kāi)采的支架—圍巖力學(xué)模型及支護(hù)阻力計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式。(4)采用數(shù)值模擬方式確定了在有無(wú)上覆采空區(qū)兩種情況下斜溝煤礦13#煤層開(kāi)采時(shí)工作面液壓支架工作阻力,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)方式驗(yàn)證了理論推導(dǎo)出的支架—圍巖力學(xué)模型及工作面液壓支架工作阻力計(jì)算公式的準(zhǔn)確性及適用性。(5)采空區(qū)下大采高綜放采場(chǎng)來(lái)壓規(guī)律區(qū)別于非采空區(qū)下表現(xiàn)特征為:基本頂周期來(lái)壓不明顯,整個(gè)過(guò)程來(lái)壓強(qiáng)度呈階段性變化,第一階段(工作面進(jìn)采空區(qū)階段)第三階段(上位基本頂來(lái)壓階段)第四階段(工作面出采空區(qū)階段)第二階段(工作面處于卸壓區(qū)階段)。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD325

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本文編號(hào)：2712699