大采高综采采场支架-围岩稳定控制机理研究 | |
袁永 | |
刊名 | http://epub.cnki.net/grid2008/brief/detailj.aspx?filename=MTXB201111035&dbname=CJFQ2011
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2015-01-08 ; 2015-01-08 | |
关键词 | 大采高综采 直接顶关键层 煤壁片帮 支架稳定性 系统动力学 |
中文摘要 | 大采高综采技术是厚煤层安全高效高采出率开采的重要发展方向,随着采高向6.0~7.0 m发展,采场煤壁片帮、冒顶、压架、支架失稳发生率高,且控制困难,已成为制约该技术推广应用的瓶颈。针对上述难题及采场片帮、冒顶、压架和支架失稳间互馈联动性强的特征,以6.0 m左右大采高综采采场为研究对象,采用理论分析、数值模拟、物理模拟、仿真试验及现场实测等手段,对大采高综采采场支架-围岩稳定控制机理进行了系统研究,得到了如下研究成果:(1)研究了大采高综采采场覆岩结构特征与支架合理承载。根据直接顶厚硬岩层对覆岩垮落具有重要影响的特点,提出了大采高综采采场直接顶关键层的概念与确定方法,分析了其对覆岩垮落特征和超前支承压力分布的影响规律;依据有无直接顶关键层对直接顶分类并计算支架工作阻力:Ⅰ类无直接顶关键层条件按4~8倍采高岩柱质量计算支架工作阻力,Ⅱ类有直接顶关键层条件支架工作阻力计算需考虑直接顶关键层厚度、强度与层位的影响。(2)研究了大采高综采支架的稳定控制机理。分析了基于失稳临界角的支架下滑、倾倒与尾部受扭的力学特征;采用敏感性分析方法对大采高综采采场支架稳定性进行控制,增强了支架稳定控制的针对性和有效性;提出了端部底煤留设的新方式,实现了端部底煤回收与提高端部倾斜支架组稳定性的统一。(3)研究了高帮煤壁片帮机理与防治技术。煤壁片帮是一个由微观裂隙发育到宏观"楔形"滑动体失稳的过程,采用损伤力学理论,通过建立煤壁损伤变量与裂隙发育程度的联系,揭示了煤壁片帮的微观机理;基于高帮煤壁片帮特征实测,建立煤壁"楔形"滑动体稳定性分析的三维力学模型,揭示了煤壁片帮的宏观机理,分析了影响其稳定性的主要因素,提出了高帮煤壁片帮防治技术。(4)将煤壁稳定控制纳入采场支架-围岩控制体系中,提出了支架等效支护阻力和等效护帮力的概念与计算方法,揭示了大采高综采采场"煤壁-顶板-底板"空间围岩运动与支架工作状态之间的相互作用机理。(5)采用系统动力学方法研究采场支架-围岩相互作用关系,初步建立了大采高综采采场"W-R-F-S"系统的SD模型,通过Vensim软件的仿真模拟,定量描述了不同控制策略条件下"W-R-F-S"系统的稳定性。(6)上述研究成果在淮北矿业集团许疃煤矿7219工作面及阳煤集团寺家庄煤矿15104工作面得到应用和验证,并现场实测了典型大采高综采采场的来压规律、煤壁片帮特征及支架-围岩相互作用关系。 |
语种 | 中文 |
其他责任者 | 中国矿业大学矿业工程学院 ; 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室 |
内容类型 | 期刊论文 |
源URL | [http://ir.calis.edu.cn/hdl/232060/9265] ![]() |
专题 | 中国矿业大学(徐州) |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 袁永. 大采高综采采场支架-围岩稳定控制机理研究[J]. http://epub.cnki.net/grid2008/brief/detailj.aspx?filename=MTXB201111035&dbname=CJFQ2011,2015, 2015. |
APA | 袁永.(2015).大采高综采采场支架-围岩稳定控制机理研究.http://epub.cnki.net/grid2008/brief/detailj.aspx?filename=MTXB201111035&dbname=CJFQ2011. |
MLA | 袁永."大采高综采采场支架-围岩稳定控制机理研究".http://epub.cnki.net/grid2008/brief/detailj.aspx?filename=MTXB201111035&dbname=CJFQ2011 (2015). |
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