【摘 要】
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褶皱构造区煤田开采条件复杂,工作面在过背斜和向斜时易发生压架事故,对煤炭安全高效开采造成了严重影响和威胁。本文基于郭家河煤矿褶皱构造区厚煤层开采的地质条件,综合采用理论分析、相似模拟、数值模拟等方法,对褶皱构造区厚煤层开采覆岩破断失稳规律及压架机理进行了深入研究,取得了以下成果:(1)分析了工作面压架事故特征和强矿压显现规律,得出工作面开采至背斜轴部时发生压架事故的概率最大,且工作面支架循环压力在
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(52074267);
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褶皱构造区煤田开采条件复杂,工作面在过背斜和向斜时易发生压架事故,对煤炭安全高效开采造成了严重影响和威胁。本文基于郭家河煤矿褶皱构造区厚煤层开采的地质条件,综合采用理论分析、相似模拟、数值模拟等方法,对褶皱构造区厚煤层开采覆岩破断失稳规律及压架机理进行了深入研究,取得了以下成果:(1)分析了工作面压架事故特征和强矿压显现规律,得出工作面开采至背斜轴部时发生压架事故的概率最大,且工作面支架循环压力在背、向斜不同阶段大小不同,以过背斜期间的循环压力为最大。(2)得出了工作面在背向斜不同阶段覆岩破断规律和裂隙、离层的发育过程及特点。工作面开采到背斜顶部和过向斜后是导水裂隙带发育最高的位置,过背斜爬坡阶段和过向斜后的爬坡阶段,工作面上方导水裂隙为张拉性裂隙,发育高度高且导通离层区,过向斜下坡阶段,工作面上方裂隙为挤压性裂隙,且不导通离层区。离层空间在背向斜分别呈现非对称的分布形态,且离层空间的最大位置在背斜处偏向采空区侧,在向斜处则偏向工作面处。(3)得出了在背向斜地质构造条件下,采高、工作面长度对覆岩破断和导水裂隙带发育高度的影响规律,减小采高和工作面长度会显著降低导水裂隙带的发育高度。(4)分析了背向斜不同开采阶段覆岩的结构特征,建立了支架与顶板相互作用的力学模型,确定了工作面在向背斜构造处的压架条件,得出了在背斜处煤层上方61.82m亚关键层断裂失稳和向斜处煤层上方112.63m处的亚关键层断裂失稳时,支架会发生压架危险,由此提出了预防支架压架的控制措施。该论文有图49幅,表10个,参考文献123篇。
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