厚煤層作為我國煤礦開采的主要煤層,在開采過程中存在煤炭資源浪費嚴重等問題,而且對開采及巷道維護技術有較高要求。雖然沿空掘巷技術可有效提高煤炭采出率、降低巷道的維護成本,但往往也面臨著動壓影響大、巷道圍巖及煤柱應力集中程度高、節(jié)理裂隙發(fā)育嚴重等問題。預裂爆破切頂卸壓作為一種在巷道頂板進行超前預裂的技術,在縮短頂板懸臂梁長度、減小巷道圍巖與煤柱的應力集中程度等方面具有突出優(yōu)勢,是解決此問題的一種有效途徑,然而切頂卸壓關鍵技術參數選擇的合理性對切頂卸壓效果存在重要影響。因此,本文采用數值模擬、室內試驗、相似試驗、理論分析、現場工業(yè)性試驗等多種手段,從巖層垮落變形規(guī)律、沿空掘巷礦壓顯現特征及卸壓效果等方面對預裂爆破切頂卸壓關鍵技術參數展開了系統(tǒng)研究,取得了以下結果:（1）通過室內試驗的方法,得到了試驗段工作面煤巖樣的單軸抗壓強度、抗拉強度、材料密度、內粘聚力、摩擦角等物理力學特性參數;（2）建立了不同切頂角度與高度的數值模擬計算模型,分析了巷道圍巖應力集中程度、采空區(qū)頂板覆巖垮落規(guī)律,確定了切頂設計參數的合理取值范圍;（3）構建了沿空掘巷切頂卸壓相似模擬試驗模型,分析了切頂高度與角度對采空區(qū)頂... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：88 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

研究技術路線圖

2.1.1 試樣制備 本次試驗試樣取自實際現場試驗區(qū)工作面，鉆取的試樣主要為細粒砂巖，以灰白色、長石、石英為主，存在垂直裂隙發(fā)育夾泥質條帶等情況。將現場試樣運至力學實驗中心進行加工取樣。鉆取的煤巖樣兩端平整、光滑、側身無明顯裂紋，并嚴格按照中華人民共和國煤炭行業(yè)標準《煤和巖石物理力學性質測定方法》規(guī)定執(zhí)行。鉆取的煤巖樣兩端不平行度不大于 0.01mm，上、下端直徑的偏差不大于 0.02mm，尺寸規(guī)格分別有 Φ50×100mm、Φ50×25mm、Φ50×50mm，主要用于抗壓強度試驗、巴西劈裂試驗及變角剪切試驗等，共鉆取 50 塊煤巖樣。標準試樣如圖 2-1 所示：

工程碩士專業(yè)學位論文122.1.2試驗設備及過程(1)本次試驗主要采用的試驗儀器為：①DDL500電子萬能試驗機：該試驗機最大軸向載荷為500kN，采用位移加載方式，控制速率為0.2mm/min；②鉆石機、切石機、磨石機或其他制樣設備：主要用于鉆取巖樣及打磨平整；③電子天平：精度為0.01g，稱量大于500g，用于測量試樣的質量；④精度為0.01mm的測量平臺或其他儀表。(2)試驗步驟①從現場試驗區(qū)取樣，根據試驗內容鉆取標準的煤巖樣巖芯；②將鉆取好的煤巖樣進行室內試驗，首先利用游標卡尺及天平測量煤巖樣的尺寸及質量，再將煤巖樣放于試驗機中心進行試驗；③安裝位移傳感器，記錄試樣的橫向應變值；④對標準煤巖樣進行加載，記錄試樣的破壞過程及試驗數據。試驗設備及加載過程如圖2-2所示：圖2-2試驗設備及加載過程圖Figure2-2TestEquipmentandLoadingProcessDiagram2.2煤巖樣物理力學特性（PhysicalandMechanicalPropertiesofCoalandRockSamples）2.2.1密度試驗煤（巖）樣的密度測定試驗采用尺寸規(guī)格為50×100mm的圓柱體，試驗過程

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3607664