大倾角厚煤层俯-仰斜综放采场围岩稳定性与控制技术研究

来源 :山东科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lvyuxuan3652008
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基于运河煤矿大倾角厚煤层俯-仰斜工作面开采条件的复杂性,单斜构造影响,形成先仰斜后俯斜的开采条件,煤层倾角变化较大,且还要受到斜角断层、底板突起等影响。  本文根据“以顶板岩层运动为中心”的矿山压力控制理论,研究了工作面顶板破断规律和矿山压力显现规律。对大倾角俯-仰斜条件下顶煤直接顶和老顶结构进行力学分析和机理分析,以及顶煤破断和运移规律的机理研究。得出老顶初次来压时,仰斜推进的顶板下沉量大于俯斜开采的顶板下沉量;仰斜推进时在初次来压期间支架的工作阻力也大于俯斜推进时支架的工作阻力;仰斜推进时老顶初次来压步距小于俯斜推进的来压步距,俯斜开采的周期来压步距大于仰斜开采,顶煤发生塑性剪切破坏,表现出散体煤流动现象,俯斜和仰斜开采呈现不同的顶煤运动、破坏规律。  结合UDEC数值模拟软件,得出俯-仰斜采场不同于近水平开采应力分布特征和顶板初次来压和周期来压现象的矿压显现特征,对大倾角俯-仰斜采场支护具有重要指导意义;结合顶煤放出椭球体理论,提出了俯-仰斜综放顶煤放出规律,丰富了采场顶煤放出规律的研究,得出了俯斜开采支承压力的分布范围及压力高峰的位置随着煤层倾角的增大,不断向煤壁前方拓展,从而远离煤壁,仰斜开采时,超前支承压力峰值随着倾角的增大逐渐向煤壁靠近,由于受到倾角的影响,作用于煤壁的应力沿倾向的分力逐渐增大,在更大张拉力的作用下,从而更容易造成煤壁片帮失稳和顶板的垮落,在大倾角仰斜开采中,由于受到倾角影响,直接顶初次垮落步距与老顶初次来压、周期来压步距均比走向长壁水平开采煤层短,俯斜开采时,由于倾角的影响,具有相反的开采矿压规律特征。俯-仰斜放顶煤开采符合椭球体放矿理论,并结合现场试验数据分析,得出工作面开采采用顺序放煤、一采一放的顶煤放出方式。  为指导采场围岩稳定性控制,研究大倾角俯-仰斜采场支架选型、设备稳定性控制和煤壁稳定性控制技术,得出合理液压支架选型,随着支架支护阻力的增大,煤壁的破坏程度逐渐减小,在一定区间内随着机采高度的增大,煤壁的稳定性越来越差,因此根据模拟结果得出合理的机采高度为2.5~3.0m,推进速度越慢,割煤高度范围内的煤体塑性破坏越严重,片帮几率越大。
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