本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜結(jié)構(gòu)特厚煤層綜放面圍巖采動影響機理與控制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：針對大同煤礦集團特厚煤層綜放開采實踐中遇到的采場圍巖采動擾動劇烈、穩(wěn)定性控制困難等問題,綜合運用現(xiàn)場觀測、理論分析、數(shù)值模擬、相似模擬和工程實踐等研究方法,對大采高綜放面煤壁片幫嚴重、含夾矸厚頂煤破碎差、堅硬頂板條件下區(qū)段煤柱和巷道維護困難和失穩(wěn)等采動影響機理與控制問題進行了系統(tǒng)研究,取得了如下主要創(chuàng)新成果:(1)提出了描述特厚煤層綜放開采垮落帶壓實特征的采空區(qū)壓實理論,開發(fā)了反演采空區(qū)壓實過程的數(shù)值算法和程序;分析了采厚、采高、工作面長度和厚層堅硬頂板對特厚煤層綜放采場圍巖塑性區(qū)發(fā)育、煤體強度劣化、采空區(qū)應(yīng)力恢復(fù)、應(yīng)力分布、采空區(qū)側(cè)向頂板斷裂和頂煤破碎等采動顯現(xiàn)特征的影響;揭示了特厚煤層大采高綜放面圍巖大范圍、長時間、強擾動的影響機理。(2)建立了大采高綜放面煤壁受力模型,得到了煤壁應(yīng)力和變形的分布規(guī)律,研究了支架阻力、護幫力、老頂斷裂位置、采高等對煤壁變形的影響,揭示了煤壁拉伸和壓剪破壞的機理;實測總結(jié)了大采高綜放面煤壁片幫的三種形式,分析了完整和含裂隙煤壁的破壞演化規(guī)律,揭示了完整煤壁破壞局部化主導(dǎo)的大塊滑落片幫、裂隙誘導(dǎo)的全煤壁大塊片幫和破碎片幫的機理,并闡述了支架阻力、護幫機構(gòu)參數(shù)和工作面停采時間等對煤壁穩(wěn)定性的影響,提出了增加煤壁穩(wěn)定性的針對性控制措施。(3)理論分析、相似模擬和數(shù)值模擬共同研究了夾矸層對頂煤破碎影響的厚度、層數(shù)和層位效應(yīng);將中上位厚層夾矸和頂煤巖梁分為兩端簡支、一端固支一端簡支和一端固支一端自由三種結(jié)構(gòu),理論分析了這三種結(jié)構(gòu)的平衡條件和垮落演化過程;揭示了夾矸層和頂煤懸頂結(jié)構(gòu)對上部頂煤變形、破碎和運移的限制效應(yīng)和滯后工作面大塊冒落的機理;確定了能準確表現(xiàn)頂煤變形→斷裂→破碎→冒落全過程的相似模擬材料和配比方案,研制了與真實支架功能一致的放頂煤模擬支架;數(shù)值分析了深孔預(yù)裂爆破參數(shù)對夾矸層破碎的影響,設(shè)計了含硬夾矸厚頂煤深孔預(yù)裂爆破方案,并在現(xiàn)場成功實踐。(4)針對朔南礦區(qū)厚層堅硬頂板條件下煤柱失穩(wěn)問題,構(gòu)建了以煤柱整體剛度、煤柱中彈性核和易片幫區(qū)寬度為評價指標的特厚煤層區(qū)段煤柱穩(wěn)定性綜合評價模型,確定了各指標的判別準則,對煤柱穩(wěn)定性進行了分類;揭示了較小尺寸煤柱大面積片幫和巷道大變形的聯(lián)動失穩(wěn)機理,分析了煤柱承載性能的寬度效應(yīng),確定了區(qū)段煤柱的合理尺寸;研究了采空區(qū)側(cè)向頂板結(jié)構(gòu)對煤柱聚壓規(guī)律的影響,制定了堅硬頂板巷旁水壓致裂優(yōu)化煤柱應(yīng)力環(huán)境的圍巖控制方法。該論文有圖157幅,表16個,參考文獻218篇。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)雜結(jié)構(gòu)特厚煤層 采動影響 煤壁片幫 頂煤破碎 區(qū)段煤柱失穩(wěn)
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD823.254
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• Extended Abstract8-25
• 變量注釋表25-27
• 1 緒論27-40
• 1.1 研究背景與意義27-28
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀28-36
• 1.3 主要研究內(nèi)容、方法和技術(shù)路線36-38
• 1.4 主要創(chuàng)新點38-40
• 2 特厚煤層綜放面圍巖采動影響特征40-54
• 2.1 采空區(qū)壓實理論40-44
• 2.2 數(shù)值模型可行性分析44-46
• 2.3 特厚煤層綜放面圍巖采動影響特征及因素分析46-53
• 2.4 本章小結(jié)53-54
• 3 大采高綜放面煤壁穩(wěn)定性及控制機理研究54-77
• 3.1 大采高綜放面煤壁變形特征理論分析54-61
• 3.2 大采高綜放面煤壁破壞規(guī)律研究61-70
• 3.3 大采高綜放面煤壁穩(wěn)定性控制機理70-75
• 3.4 本章小結(jié)75-77
• 4 含夾矸厚頂煤破碎機理與規(guī)律研究77-99
• 4.1 頂煤相似模擬材料開發(fā)77-79
• 4.2 相似模擬實驗設(shè)計79-83
• 4.3 夾矸賦存狀態(tài)對頂煤破碎的影響83-92
• 4.4 含夾矸厚頂煤破碎機理分析92-97
• 4.5 本章小結(jié)97-99
• 5 含夾矸厚頂煤破碎規(guī)律的數(shù)值分析及控制技術(shù)99-119
• 5.1 頂煤損傷數(shù)值程序開發(fā)100-104
• 5.2 含夾矸頂煤破碎規(guī)律研究104-109
• 5.3 深孔爆破預(yù)裂硬夾矸層研究109-114
• 5.4 深孔預(yù)裂爆破硬夾矸現(xiàn)場試驗114-118
• 5.5 本章小結(jié)118-119
• 6 特厚煤層強采動影響下區(qū)段煤柱失穩(wěn)機理與控制119-149
• 6.1 煤柱及巷道破壞情況分析119-123
• 6.2 區(qū)段煤柱應(yīng)力分布規(guī)律與演化特征123-131
• 6.3 強采動影響下煤柱穩(wěn)定性評價及失穩(wěn)機理分析131-143
• 6.4 現(xiàn)場實踐143-147
• 6.5 本章小結(jié)147-149
• 7 主要結(jié)論與展望149-151
• 7.1 主要結(jié)論149-150
• 7.2 幾點展望150-151
• 參考文獻151-163
• 作者簡歷163-167
• 學位論文數(shù)據(jù)集167

  本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜結(jié)構(gòu)特厚煤層綜放面圍巖采動影響機理與控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：369327