本文關(guān)鍵詞：充填協(xié)同垮落式綜采礦壓控制理論與應(yīng)用研究

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【摘要】：礦井在深部開采過程中面臨著保護(hù)層排矸量大、輔助運(yùn)輸困難、地表無排放空間以及礦區(qū)環(huán)境污染嚴(yán)重等一系列矸石處理工程難題。常規(guī)全斷面固體充填采煤技術(shù)因其在巖層移動控制、矸石消耗和環(huán)境保護(hù)方面的技術(shù)優(yōu)勢得到了大規(guī)模推廣應(yīng)用。本文基于固體充填采煤與傳統(tǒng)垮落法綜采技術(shù),提出了充填協(xié)同垮落式綜采技術(shù)方法,旨在充分發(fā)揮固體充填綜采消耗矸石和傳統(tǒng)垮落法綜采高產(chǎn)高效雙重技術(shù)優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)了生態(tài)脆弱礦區(qū)煤炭資源安全高效綠色開采,成功豐富并拓展了固體充填采煤技術(shù)及應(yīng)用范疇。本文在簡要闡述協(xié)同綜采技術(shù)原理和特征的基礎(chǔ)上,采用實(shí)驗(yàn)室測試、物理模擬、數(shù)值模擬、力學(xué)分析以及工程實(shí)踐等多種手段相結(jié)合的研究方法,基于協(xié)同綜采面特有的采空區(qū)部分充填部分垮落圍巖結(jié)構(gòu)特點(diǎn),系統(tǒng)分析了充實(shí)率及充垮比因素對協(xié)同綜采采場充填段、垮落段及過渡區(qū)域覆巖移動和礦壓顯現(xiàn)的影響規(guī)律,揭示了協(xié)同綜采面礦壓控制機(jī)理,主要取得了以下創(chuàng)新性成果:(1)基于矸石充填物料壓實(shí)特性,采用物理模擬方法研究了不同充實(shí)率條件下協(xié)同綜采面覆巖移動和裂隙發(fā)育規(guī)律,分析了協(xié)同綜采面三類非對稱性覆巖空間結(jié)構(gòu)特征;揭示了協(xié)同綜采面過渡區(qū)域覆巖傾向砌體結(jié)構(gòu)及其形成機(jī)理,通過理論計(jì)算得出協(xié)同綜采面過渡區(qū)域影響范圍約6m。(2)設(shè)計(jì)了充填體動態(tài)更新參數(shù)模擬方法,采用數(shù)值模擬方法分析了充實(shí)率及充垮比主控因素對協(xié)同綜采面充填段、垮落段及過渡區(qū)域覆巖變形和圍巖應(yīng)力分布影響特征,揭示了協(xié)同綜采面礦壓顯現(xiàn)基本規(guī)律,重點(diǎn)分析了過渡區(qū)域礦壓影響特征。(3)建立了協(xié)同綜采面覆巖基本頂局部彈性地基薄板力學(xué)模型,設(shè)計(jì)了基于Galerkin解析法模型求解流程;推導(dǎo)了覆巖基本頂撓度方程,揭示了協(xié)同綜采面基本頂破壞機(jī)理以及局部“C-X”破斷特征。(4)提出了充填協(xié)同垮落式綜采技術(shù)方法,設(shè)計(jì)了協(xié)同綜采工程設(shè)計(jì)方法與流程,并成功進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn),取得了良好的工程應(yīng)用效果。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TD823.7

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4 黃真s，

本文編號：1287918