王家山矿急倾斜煤层长壁开采覆岩破断机理及强矿压控制方法

被引量 : 21次 | 上传用户:han8349
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
急倾斜特厚煤层长壁综放开采过程中由于采空区充填不均匀,直接顶冒落后基本顶断裂呈现非对称特征,造成了覆岩变形、破坏、能量分布、应力传递等均具有非对称特征。因此,需要对急倾斜煤层覆岩断裂机理与强矿压控制方法进行深入研究,对丰富该类煤层矿压控制理论和指导现场实践均有重要意义。本研究以王家山煤矿工程地质条件与强矿压显现特征为背景,利用室内实验、理论分析、数值实验和现场观测等综合研究手段,研究了急倾斜煤层开采覆岩初次、周期顶板破断机理,揭示了煤、岩非对称应力分布特征与演化规律,提出了强矿压显现危险区域预测与定向弹性能释放强矿压控制方法。论文取得的主要研究成果有:(1)基于弹性力学理论,建立了横纵荷载作用下急倾斜煤层基本顶的薄板力学模型,分析了基本顶上、下板面的应力分布特征,获得了基本顶断裂线发育轨迹与破坏区演化规律,提出了急倾斜煤层基本顶的初次破断“V—Y”型断裂模式。研究表明,急倾斜煤层基本顶初次断裂的空间顺序为“中上部→中下部→上部→下部”。结合数值模拟、现场监测等手段,验证了基本顶初次断裂过程中采场围岩应力场分布及矿压显现具有时序性和非对称特征;(2)基于弹性力学理论,建立了急倾斜综放面推进过程中基本顶由小三角形悬板→大三角形悬板→斜梯形板转化的薄板力学模型,计算出三种形状基本顶的上、下板面的应力分布,揭示了断裂线发育轨迹与破坏区演化过程,阐明了急倾斜煤层基本顶周期破断的“四边形”型断裂模式。研究表明,急倾斜煤层基本顶周期断裂的空间顺序为“中下部→中上部→上部→下部”。结合数值模拟、现场监测等手段,验证了基本顶周期断裂过程中采场围岩应力场分布及矿压显现具有时序性和非对称特征;(3)采用离散元数值模拟及现场实测等手段,揭示了王家山矿急倾斜特厚煤层(群)回采煤、岩应力分布特征与演化规律。发现了急倾斜综放工作面煤体支承压力动压区呈“圆弧形”分布,稳压区呈“矩形”分布的非对称分布特征。利用离散元数值模型证明了区段工作面顶板周期断裂同样符合“四边形”周期断裂模式;(4)以王家山煤矿工程地质条件与强矿压显现特征为背景,采用综合指数法、超静定梁理论、统计学理论等方法,提出了“井田→工作面→近场→定点”层次化危险区预测与关键部位监测方法,并针对不同危险等级制定了相应的强矿压防治方案;(5)采用数值模拟、现场实测等手段,研究了王家山矿急倾斜煤层开采强矿压致灾机理,即上部基本顶在侧支承压力与顶板断裂的综合影响下,可能发生混合型强矿压。中部基本顶断裂可能发生诱发型强矿压,下部基本顶较稳定易发生能量聚集型强矿压;(6)发现了超前顶板重点卸压区域的弹性能释放后由能量转移与积聚而形成“人”字型能量分叉形态,构成了顶板防冲卸压后的主要来压路径。据此提出了急倾斜特厚煤层弹性能定向释放强矿压控制方法,将方法分为悬顶能量释放与次生能量消耗两个阶段,并分析了各阶段的作用。通过顶板动态监测与地音监测检验,证明此方法能够在有效的缩短悬顶面积,减小工作面顶板压力与来压步距的同时,降低由顶板卸压造成次生灾害的可能。
其他文献
在水/十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/正丁醇/正辛烷微乳液体系中成功的合成了BaYF5:Ce3+纳米粒子。运用X射线衍射(XRD)、环境扫描电子显微镜(ESEM)和荧光光谱等测试技术对所制
九十年代国际气动行业在不断提高气动元器件的性能和降低生产成本的同时,致力于开发各类新型元器件。近十年来气动领域发展的趋势突出表现在两个方面:即气动技术与机械技术的结
对受乙二醇污染的Parex工艺吸附剂的再生方法进行研究。结果表明 :添加质量分数为 3%活化剂的正丁醇对中毒吸附剂具有很好的再生能力。与新鲜吸附剂相比 ,再生吸附剂对PX的选
古典经济增长理论十分强调物质资本的作用,这种对资本积累作用的强调,形成了经济增长理论中的“资本决定论”;新古典经济增长强调了技术因素对经济增长的关键作用,相对于单纯
文章在分析和借鉴相关研究文献的基础上,对城市废弃物的分类方法进行了总结;综合现有的分类方法,将城市废弃物分为工业弃物、生活废弃物、建筑业废弃物和电子废弃物,总结了各
<正>博物馆讲解的"因人施讲",是指在讲解过程中根据不同类型观众的不同特点和需求、不同的接受能力,选择有针对性的内容、方式、技巧的讲解实践,其核心是具有针对性。"因人施
借助Johansen协整检验和Granger因果检验等计量经济方法,选取1992—2011年天津港保税区出口加工、转口贸易、保税仓储三大功能的经济指标以及天津市人均GDP、人均工业总产值,
目的探讨丹参注射液联合甲钴胺治疗糖尿病周围神经病变的应用效果。方法选取100例糖尿病周围神经病变患者作为研究对象,随机分为对照组和观察组,各组50例。对照组给予糖尿病
河海大学自70年代开始热污染研究以来,在环境水力学、环境水文学和环境水化学等领域作深入广泛的、与国民经济发展紧密结合的研究,取得了一系列达到国内和国际先进水平的成果