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《河北工程大学》 2017年
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综采切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术研究

李丽伟  
【摘要】:随着煤炭资源的开采利用,开采强度逐年增大,浅部煤层也越来越少,再加上科技的进步,国内外很多煤矿都进入了深部开采,由此,在更深的地层中布置巷道,便成了不可避免大趋势。长期以来,国内主要的护巷方式为留设区段煤柱,在煤矿开采过程中,大部分煤柱都被留在了采空区内,这样便导致很大的资源浪费,另外,留设区段护巷煤柱也会造成应力集中,采空区发火等问题,因此留设区段煤柱护巷已经严重影响到了煤矿的安全生产,所以这些难题在安全生产过程中首先要被解决,国内外许多学者为了攻克这一难题做出了不懈的努力,经过理论研究及现场实践,他们相继提出了切顶卸压无煤柱开采技术,切顶卸压的出现可以说是对沿空留巷技术的更一步创新,它的应用更加完善了无煤柱开采技术,通过在矿井的实际应用证明了,这项技术在所有的无煤柱护巷技术中最为先进,国内白皎煤矿对这项技术的应用就是一个很成功的例子。在沿空留巷的过程中,常规的支护方式会出现采空区顶板的悬臂压力严重影响护巷体的支护效果,这样会引起严重的巷道变形甚至会破坏顶板.回采工作面垮落后会在上下巷形成悬臂梁,本文系统研究了悬臂梁的力学性能,结合沿空巷道的支护方式,通过对采空区顶板的超前预裂实现切顶的目的,减小巷内支护的受力及巷旁支护的阻力,进而改善围岩的应力环境,最终提高沿空巷道的稳定性,并结合煤矿在8号煤层和12号煤层的多个工作面对该技术的实际应用,对这项技术进行了概述。
【关键词】:沿空留巷 采场 切顶 卸压 无煤柱开采
【学位授予单位】:河北工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD823;TD353
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-9
  • 第1章 绪论9-17
  • 1.1 选题的背景、目的及课题研究的意义9-11
  • 1.1.1 选题背景9
  • 1.1.2 课题研究的目的及研究意义9-11
  • 1.2 发展现状11-15
  • 1.2.1 无煤柱开采技术发展现状11-12
  • 1.2.2 锚杆支护技术发展现状12-15
  • 1.3 课题拟解决的问题及研究方法15-17
  • 第2章 沿空留巷围岩结构特征及活动规律17-23
  • 2.1 巷道上覆岩层的主动垮落与被动跨落17-18
  • 2.2 巷道围岩力学性能18-19
  • 2.3 巷道变形破坏机理19-21
  • 2.4 采场周围应力分布21
  • 2.5 本章小结21-23
  • 第3章 矿井概况23-35
  • 3.1 矿井工程地质及回采概况23-28
  • 3.2 8316 综采工作面条件概述28-29
  • 3.3 8316 综采工作面巷道布置29-35
  • 第4章 切顶卸压无煤柱开采技术35-53
  • 4.1 技术概述35-39
  • 4.1.1 技术原理35-36
  • 4.1.2 切顶卸压沿空留巷施工步骤及开采工艺36-37
  • 4.1.3 切顶卸压沿空留巷力学原理37-39
  • 4.2 8316 综采工作面顶板垮落概述39-41
  • 4.2.1 采空区上覆岩石垮落情况39-40
  • 4.2.2 工作面上覆岩石破坏形式40-41
  • 4.3 顶板锚索伸长量的影响分析41-43
  • 4.3.1 支护机理41-42
  • 4.3.2 锚索支护伸长量分析42-43
  • 4.4 上覆煤层采空区煤柱对下方矿压显现规律分析43-53
  • 4.4.1 刀柱开采应力分析43-45
  • 4.4.2 上覆煤层煤柱集中应力规律分析45-53
  • 第5章 切顶留巷数值模拟研究53-61
  • 5.1 数值模拟模型建立53-54
  • 5.2 切顶不同高度数值模拟应力分布分析54-58
  • 5.2.1 切顶不同高度数值模拟模型54
  • 5.2.2 切顶不同高度数值模拟垂直应力云图分析54-56
  • 5.2.3 切顶不同高度煤帮侧支撑压力分布对比分析56-58
  • 5.3 本章小结58-61
  • 第6章 监测监控方案61-65
  • 6.1 项目监测分析61-62
  • 6.2 监测工作62-65
  • 第7章 结论65-67
  • 7.1 主要结论65
  • 7.2 展望65
  • 7.3 不足65-67
  • 致谢67-69
  • 参考文献69-73
  • 作者简介73-74
  • 攻读硕士期间发表的论文74-75

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