莒山煤矿3#厚煤层下分层复采技术研究

论文摘要

受采矿技术、采矿设备的限制,以往许多煤矿采用采顶弃底模式开采厚煤层,弃置了大量优质煤炭资源,有效回收遗留煤炭资源对提高矿井资源回收率、延长矿井服务年限具有重要意义。本论文基于莒山煤矿3#厚煤层具体采矿地质条件,结合上分层刀柱式开采遗留的老采空区复杂结构条件,采用理论分析、现场实测、实验室测试、数值模拟等方法,对莒山煤矿3#厚煤层下分层复采技术进行了研究。本论文的主要研究成果如下:（1）分析了莒山煤矿3#厚煤层上分层刀柱式开采情况;在3#煤层下分层及顶底板中各取一组试样,在实验室开展了煤岩物理力学参数测试,主要包括煤岩抗拉、抗压、抗剪强度、密度、泊松比等,为后续研究提供基础参数。（2）分析了上分层遗留煤柱在不同采空状态下的应力分布情况,以及下分层任意一点处的附加应力影响因素;建立了上分层开采对下分层破坏深度的力学模型,计算结果表明下分层破坏深度为0.36 m,故在下分层复采时应留煤皮护顶,以防冒顶事故发生。（3）模拟分析了上分层老采空区围岩变形破坏特征及应力分布规律,结果表明:（1）煤柱宽度小于8 m时,采空区切顶深度大于3 m,采空区伪顶和直接顶均垮落,基本顶也发生初次破断,煤柱宽度大于8 m时,切顶破坏深度较小,切顶破坏最深仅2 m,基本顶完好;（2）煤柱宽度越小,应力集中情况越严重,特别是8 m以下煤柱,煤柱集中应力高达10 MPa以上,垂直应力对于下分层的影响范围广泛,大于下分层的厚度,下分层开采时,应充分考虑集中应力的影响;（3）上分层开采对下分层破坏深度为0.35 m,与理论计算结果基本一致。（4）确定了下分层复采工作面横跨煤柱的布置方式,选择留煤皮综采作为下分层复采方法,并确定了复采工作面回采巷道的布置位置,在此基础上,建立了UDEC数值计算模型,确定了下分层复采时预留合理区段煤柱宽度为5 m。（5）在3#厚煤层下分层复采工程实践中,提出了以“高泡水泥材料注浆加固控制破碎顶板技术、复采工作面过遗留煤柱时深孔定向爆破卸压技术、复采工作面运输巷、回风巷及端头顶板控制技术”为核心的厚煤层复采工作面围岩控制技术体系;在此基础上,实测分析了复203工作面矿压显现规律,得出复203工作面在通过高应力集中区时,液压支架平均工作阻力为31.6 MPa,故选用ZZS3800-1550/2500型支撑掩护式液压支架,额定工作阻力为37.5 MPa,支架选型合理。该论文共有图56幅,表6个,参考文献86篇。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• abstract
• 变量注释表
• 1 绪论
•   1.1 问题的提出与研究意义
•   1.2 国内外研究现状及存在的问题
•   1.3 研究目标与研究内容
• 2 工程地质条件及煤岩物理力学参数测试
•   2.1 井田地质特征
•   2.2 3#煤层赋存特征
•   2.3 矿井概况
•   2.4 煤岩物理力学参数测试
•   2.5 本章小结
• 3 上分层遗留煤柱载荷传递规律及老采空区围岩变形破坏特征
•   3.1 煤柱载荷形式
•   3.2 煤柱载荷在下分层的传递规律
•   3.3 下分层破坏深度计算
•   3.4 遗留煤柱及采空区围岩变形破坏特征模拟
•   3.5 本章小结
• 4 下分层复采方法选择及区段煤柱宽度确定
•   4.1 复采工作面布置方式确定
•   4.2 下分层复采方法选择
•   4.3 下分层复采工作面回采巷道位置确定
•   4.4 复采工作面煤柱合理宽度确定
•   4.5 复采巷道支护方案设计
•   4.6 本章小结
• 5 3#厚煤层下分层复采工程实践
•   5.1 复203 工作面采矿地质条件
•   5.2 3#煤下分层复采方案设计
•   5.3 复采工作面顶板破碎带注浆加固技术
•   5.4 下分层复采工作面过异常区技术
•   5.5 工作面运输巷、回风巷及端头顶板控制
•   5.6 工作面矿压显现规律
•   5.7 本章小结
• 6 主要结论及后续展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 后续展望及不足
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 贺子明

导师: 王旭锋,张炜

关键词: 下分层复采,遗留煤柱,老采空区,回采巷道布置,区段煤柱宽度

来源: 中国矿业大学

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程

单位: 中国矿业大学

基金: 国家重点基础研究发展计划(973计划)项目:我国西北煤炭开采中的水资源保护基础理论研究(2015CB251600),国家自然科学基金项目:西北矿区采动隔水层氡气运移机理与失稳预警方法(51874278,51874283),江苏省自然科学基金项目:煤矿采动覆岩导水裂隙氡气定量探测方法研究(BK20181357),中国矿业大学学科前沿科学研究项目:采场覆岩动态活动规律三位一体化探测研究(2017XKQY022)

分类号: TD823.253

总页数: 89

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