浅埋煤层长壁开采覆岩结构特征研究

论文摘要

本文针对鄂尔多斯地区浅埋煤层开采的实际情况,围绕浅埋煤层长壁开采覆岩结构特征这一主题,在浅埋煤层围岩地质概况现场调研和浅埋煤层长壁工作面现场矿压实测的基础上,采用理论分析和计算机数值模拟相结合的研究方法,对浅埋煤层覆岩结构形式与运动特征进行了分析,探讨了影响浅埋煤层覆岩结构稳定性的关键因素,给出了浅埋煤层的界定依据。论文最后结合大柳塔煤矿1203与20601工作面的开采实践,进行了工程验证分析。研究结果表明,在长壁开采条件下,确定某一煤层是否为浅埋煤层条件,关键在于在正常回采过程中上覆岩层中能否存在“承压拱”结构,且这个“承压拱”结构是否始终保持稳定;影响浅埋煤层矿压及覆岩结构稳定性的关键因素是采高和工作面长度,即采高和回采工作面长度的不同,上覆岩层中“承压拱”的临界拱高不同,当采高达到一定值后,上覆岩层不能形成稳定的“承压拱”结构:工作面长度对于承压拱结构的稳定性影响也很大,但当工作面达到一定临界长度时,再加长工作面对覆岩结构稳定性影响程度降低;浅埋煤层的界定是有条件的和相对的,某一煤层在一定的工作面长度、采高条件下属于浅埋煤层,而当工作面长度、采高改变后,可能不再属于浅埋煤层,其核心在于上覆岩层中的“承压拱”结构在工作面不同推进阶段的基本特征及稳定性情况,即覆岩中是否能够形成稳定的动态“承压拱”结构。上述结论在大柳塔煤矿1203与20601工作面的开采实践中得到了验证,为鄂尔多斯地区浅埋煤层采煤方法选择及解决浅埋煤层开采中面临的生产技术及安全问题提供了范例。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.1.1 选题的背景
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 相关理论研究现状
• 1.2.1 上覆岩层结构理论的研究现状
• 1.2.2 国内类似煤层采煤方法发展状况
• 1.2.3 浅埋煤层长壁开采理论与实践
• 1.2.4 鄂尔多斯地区浅埋煤层围岩概况评价
• 1.3 主要研究内容和方法
• 2 浅埋煤层长壁开采矿压实测分析
• 2.1 荣达煤矿首采工作面概况
• 2.2 矿压观测内容
• 2.2.1 支架受力状态观测
• 2.2.2 煤体应力观测
• 2.2.3 锚杆受力观测
• 2.3 矿压实测分析
• 2.3.1 顶板来压分析
• 2.3.2 支架阻力分析
• 2.3.3 煤体应力分析
• 2.3.4 巷道矿压分析
• 2.4 小结
• 3 浅埋煤层矿压规律与覆岩结构特征的数值模拟研究
• 3D模拟分析'>3.1 FLAC^3D模拟分析
• 3.1.1 软件简介
• 3.1.2 模型的建立
• 3.1.3 采动应力分析
• 3.2 3DEC模拟分析
• 3.2.1 软件简介
• 3.2.2 模型的建立
• 3.2.3 覆岩运动规律分析
• 3.3 浅埋煤层开采覆岩结构特征分析
• 3.3.1 “承压拱”结构分析
• 3.3.2 “承压拱”运动特征
• 3.4 小结
• 4 浅埋煤层覆岩结构稳定性影响因素分析
• 4.1 采高影响分析
• 4.2 工作面长度影响分析
• 4.3 浅埋煤层的界定分析
• 4.4 小结
• 5 浅埋煤层长壁开采工程验证分析
• 5.1 大柳塔煤矿1203工作面
• 5.1.1 1203工作面概况
• 5.1.2 1203工作面矿压显现规律
• 5.1.3 覆岩结构特征模拟分析
• 5.2 大柳塔煤矿20601工作面
• 5.2.1 20601工作面概况
• 5.2.2 20601工作面来压规律
• 5.2.3 覆岩结构特征模拟分析
• 5.3 小结
• 6 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢