【摘要】：大同礦區(qū)同忻煤礦開采石炭系特厚煤層,回采期間礦壓顯現(xiàn)強烈,頂煤破碎嚴重。因此,對大同礦區(qū)堅硬頂板條件下綜放工作面礦壓顯現(xiàn)特征及特厚煤層破碎規(guī)律進行研究,為大同礦區(qū)特厚煤層安全高效開采提供理論指導,具有重要的意義。本文以同忻礦8202綜放工作面的實際條件為工程基礎,以室內(nèi)試驗、現(xiàn)場實測、理論分析和數(shù)值模擬等方法為研究手段,研究了綜放工作面支架受力特征、頂煤破壞規(guī)律以及工作面推進過程中覆巖運動與頂煤應力分布規(guī)律。本論文主要研究成果如下:(1)現(xiàn)場實測結(jié)果表明,工作面平均初次來壓步距為23.5 m,平均周期來壓步距為13.8 m,工作面上部來壓較為強烈,中、下部來壓緩和;高應力區(qū)主要集中在工作面上、中部,來壓期間,支架最大工作阻力為額定工作阻力的87.0%,能夠滿足對頂煤及頂板控制的要求;支架初撐力與末阻力之間具有高度的相關(guān)性,可以認為支架末阻力分布受支架初撐力的影響顯著;回采期間工作面的超前影響范圍基本在140 m左右,劇烈影響范圍在80 m內(nèi)。采取提高初撐力、加快推進速度、強烈來壓期間不放煤或少放煤等措施控制頂板,能夠有效緩解工作面強烈來壓,為礦井安全高效開采提供保障。(2)綜合分析工作面超前支承壓力,頂板運移(離層、回轉(zhuǎn)下沉),支架的反復支撐三者共同作用促使頂煤的破碎。其中支承壓力對頂煤的破碎起到了非常關(guān)鍵的作用,它使得頂煤的水平位移迅速增加,原生裂隙得到進一步擴展,實現(xiàn)對上部煤體的預破碎;頂板運移使自采空區(qū)一側(cè)對煤體的約束進一步減弱,煤體內(nèi)裂隙得到充分的擴展;支架的反復支撐及移動,可增加下部頂煤的破壞程度,大大減小形成大塊散落煤體堵塞放煤口的機會,有利于煤體充分破碎成散體。(3)數(shù)值模擬研究表明,隨著工作面的推進,支架后方頂煤破碎成散體,順著支架尾梁及采空區(qū)形成的堆積體緩慢放出,初始直接頂呈現(xiàn)一定的懸臂梁結(jié)構(gòu);工作面繼續(xù)推進大塊的砂質(zhì)泥巖破斷,旋轉(zhuǎn)下沉,不能形成承載結(jié)構(gòu);支架壓力明顯提高,頂煤放出量也會隨之增加;當工作面推進到25 m,厚硬砂巖彎曲下沉,層間發(fā)生離層,當工作面推進到30 m,厚硬砂巖彎曲下沉并失穩(wěn),形成砌體結(jié)構(gòu),承載能力進一步削弱,頂煤及直接頂受載更加強烈,煤體破碎范圍加大,破碎程度更高。
【學位授予單位】：河南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD323
【圖文】：

技術(shù)路線.Fig.1-1Technicalroute

（b）2202 運輸巷圖 2-2 巷道揭煤剖面圖Fig.2-2 Coal seam drilling histogram該工作面煤層情況較穩(wěn)定，3~5#煤層厚度13.61 m～28.92 m，平均為15.26 m，傾角1° ~2°。3~5#煤以半亮型煤為主，半暗型次之，弱玻璃光澤—玻璃光澤。塊狀、內(nèi)生裂隙發(fā)育，夾有鏡煤條帶、塊狀、易碎。夾矸4~8層，巖性為炭質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、高嶺質(zhì)泥巖，厚度一般為0.15 m~0.65 m，局部地段最大厚度為1.61 m。工作面傾向長度為200 m,可采走向長度為2034.5 m。采用一次采全厚低位放頂煤采煤法，ZF15000/27.5/42型低位放頂煤支架支護頂板，設計采高為3.9 m，平均放煤高度為11.36 m，采用自然垮落法管理頂板。結(jié)合8202工作面切眼附近的地面鉆孔柱狀圖進行具體分析，煤層頂、底板巖層情況如圖2-3所示。同忻礦8202工作面煤層瓦斯相對涌出量為0.77 m3/t，絕對瓦斯涌出量為11.44m3/min，屬于高瓦斯，煤層易自然，煤塵具有爆炸危險性。根據(jù)《礦井水文地質(zhì)類型劃分報告》，礦井水文地質(zhì)類型中等，單位涌水量

圖 2-7 放煤工藝示意圖Fig.2-7 Schematic diagram of coal discharge process放煤工藝為：按“一刀一放”正規(guī)循環(huán)作業(yè)，循環(huán)進度 0.8 m，采用“多輪分層順序”放煤，即放煤工分組排序，相鄰兩個放煤工相距 3～5 個支架，同時開啟放煤口，按順序循環(huán)每次放出 30 %～50 %的頂煤，直至見矸確保頂煤放凈，最后關(guān)窗。放頂煤與割煤工序同時作業(yè)，滯后拉支架距離約為 8～10 個支架，放煤過程中要互相配合，盡量使頂煤流到溜子內(nèi)。當有大塊煤卡在放煤口影響放煤時，則反復動作頂梁，或使用插板，將大塊煤破碎，當發(fā)現(xiàn)矸石時，及時將回轉(zhuǎn)梁伸出，停止放煤，防止矸石混入煤中。嚴格執(zhí)行“見矸關(guān)窗”的原則。放煤工要根據(jù)后運輸機上的煤量適當控制放煤量。2.4 8202 綜放面上覆關(guān)鍵層分析針對特厚煤層多層堅硬頂板綜放開采下的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，結(jié)合工作面切眼附近的 1705 地面鉆孔柱狀圖，對同忻礦 8202 工作面頂板覆巖結(jié)構(gòu)進行分析。8202

【參考文獻】

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1 馬文強;王同旭;馬凱;;高韌性煤層綜放開采難冒放機理及弱化效果研究[J];煤炭科學技術(shù);2015年10期

2 王家臣;張錦旺;;綜放開采頂煤放出規(guī)律的BBR研究[J];煤炭學報;2015年03期

3 張朝鵬;張茹;張澤天;高明忠;戴峰;;單軸受壓煤巖聲發(fā)射特征的層理效應試驗研究[J];巖石力學與工程學報;2015年04期

4 李化敏;蔣東杰;李東印;;特厚煤層大采高綜放工作面礦壓及頂板破斷特征[J];煤炭學報;2014年10期

5 孟磊;王宏偉;李學華;趙毅鑫;;含瓦斯煤破裂過程中聲發(fā)射行為特性的研究[J];煤炭學報;2014年02期

6 白慶升;屠世浩;王沉;;頂煤成拱機理的數(shù)值模擬研究[J];采礦與安全工程學報;2014年02期

7 何俊;潘結(jié)南;王安虎;;三軸循環(huán)加卸載作用下煤樣的聲發(fā)射特征[J];煤炭學報;2014年01期

8 楊永杰;王德超;郭明福;李博;;基于三軸壓縮聲發(fā)射試驗的巖石損傷特征研究[J];巖石力學與工程學報;2014年01期

9 王金華;;特厚煤層大采高綜放開采關(guān)鍵技術(shù)[J];煤炭學報;2013年12期

10 張澤天;劉建鋒;王璐;楊昊天;張茹;;煤的直接拉伸力學特性及聲發(fā)射特征試驗研究[J];煤炭學報;2013年06期

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1 于斌;大同礦區(qū)特厚煤層綜放開采強礦壓顯現(xiàn)機理及頂板控制研究[D];中國礦業(yè)大學;2014年

2 吳鋒鋒;厚煤層大采高綜采采場覆巖破斷失穩(wěn)規(guī)律及控制研究[D];中國礦業(yè)大學;2014年

3 索永錄;綜放開采堅硬頂煤預先爆破弱化技術(shù)基礎研究[D];西安科技大學;2004年

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1 郝金鵬;陳家溝煤礦特厚煤層綜放采場礦壓特征及頂煤冒放性研究[D];太原理工大學;2016年

2 白志飛;大采高綜放采場礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及圍巖控制技術(shù)研究[D];太原理工大學;2012年

本文編號：2780864