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《中国矿业大学》 2010年
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浅埋近距离煤层重复采动关键层结构失稳机理研究

朱卫兵  
【摘要】: 神东矿区随着开采规模的不断加大,部分区域的第1层主采煤层已经采完,开始回采第2层主采煤层。由于两层煤间距较小,形成了浅埋近距离煤层重复采动的开采条件,在一些特殊的地质采矿条件下,下煤层采场矿压显现异常强烈,工作面曾发生多起支架活柱瞬间大幅下缩甚至压死支架等动载矿压现象,严重威胁了煤矿安全高效生产。论文综合采用理论分析、数值模拟与物理模拟试验、现场实测等方法,就神东矿区浅埋近距离煤层重复采动关键层结构失稳与动载矿压机理进行了深入研究。 首次将浅埋近距离煤层覆岩关键层结构分为3类4种,即上煤层已采单一关键层结构、上煤层已采无典型关键层结构和上煤层已采多层关键层结构3类,其中,上煤层已采单一关键层结构包括上煤层已采厚硬单一关键层结构和上煤层已采复合单一关键层结构2种;分析了浅埋上煤层已采单一关键层结构的破断失稳特征与动载矿压发生条件。建立了过沟谷地形上坡段的关键层结构力学模型,据此研究了主关键层受侵蚀影响缺失后无侧向水平压力作用对上煤层已采单一关键层结构稳定的影响,揭示了过沟谷地形上坡段下煤层顶板关键层结构失稳机理,合理解释了浅埋近距离煤层重复采动过沟谷地形上坡时工作面易出现动载矿压的原因。建立了浅埋近距离煤层开采下煤层工作面进、出煤柱阶段关键层破断块体结构的力学模型,分析了上煤层顶板关键层破断块体结构断裂线位置对下煤层关键层结构稳定的影响,揭示了过煤柱阶段上煤层已采单一关键层结构失稳机理,合理解释了工作面出煤柱时易发生动载矿压的原因。 根据研究成果确定了大柳塔煤矿活鸡兔井三盘区上煤层已采单一关键层结构条件下工作面过沟谷地形时所需合理的支架工作阻力。应用理论研究成果提出了大柳塔煤矿近距离煤层重复采动关键层结构失稳控制与防范措施,通过危险区域预测、周期来压位置预测及工作面支护质量监测等保障了21305、21306两个工作面的安全回采,取得了显著的应用效果和经济效益。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TD325

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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2 鞠金峰;许家林;朱卫兵;陈苏社;;大柳塔煤矿22103综采面压架机理及防治技术[J];煤炭科学技术;2012年02期
3 王方田;陈芳;白庆升;王沉;;浅埋房式采空区下煤层长壁综采矿压规律研究[J];中国煤炭;2012年05期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王晓振;松散承压含水层下采煤压架突水灾害发生条件及防治研究[D];中国矿业大学;2012年
2 张志强;沟谷地形对浅埋煤层工作面动载矿压的影响规律研究[D];中国矿业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 武浩翔;浅埋近距离煤层开采岩层结构特征和控制技术研究[D];太原理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
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2 马其华;长壁采场覆岩“O”型空间结构及相关矿山压力研究[D];山东科技大学;2005年
3 汪华君;四面采空采场“θ”型覆岩多层空间结构运动及控制研究[D];山东科技大学;2006年
4 鹿志发;浅埋深煤层顶板力学结构与支架适应性研究[D];煤炭科学研究总院;2007年
5 李凤仪;浅埋煤层长壁开采矿压特点及其安全开采界限研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
6 张百胜;极近距离煤层开采围岩控制理论及技术研究[D];太原理工大学;2008年
7 伊茂森;神东矿区浅埋煤层关键层理论及其应用研究[D];中国矿业大学;2008年
8 王旭锋;冲沟发育矿区浅埋煤层采动坡体活动机理及其控制研究[D];中国矿业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 张沛;浅埋煤层上覆厚沙土层采动载荷传递机理研究[D];西安科技大学;2004年
2 彭文庆;浅埋厚煤层分层开采覆岩破坏规律研究[D];西安科技大学;2006年
3 张镇;薄基岩浅埋采场上覆岩层运动规律研究与应用[D];山东科技大学;2007年
4 朱涛;极近距离煤层刀柱采空区下长壁开采矿山压力及其控制研究[D];太原理工大学;2007年
5 谢大平;浅埋煤层长壁开采顶板结构稳定性分析[D];西安科技大学;2008年
6 任艳芳;浅埋煤层长壁开采覆岩结构特征研究[D];煤炭科学研究总院;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 孙远进;;薄基岩浅埋煤层覆岩破坏移动规律研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2009年02期
3 张霖;;桃园矿高位钻孔瓦斯抽放参数优化研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2009年02期
4 汪义国;;近距离煤层群被保护层开采瓦斯综合治理技术研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年04期
5 张德万;肖峻峰;卢平;;近距离高瓦斯煤层群首采工作面顶板裂隙发育规律研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2012年01期
6 杜石文;陈小波;田献国;卢荣利;李强;;急斜煤层开采石门巷道稳定的物理模拟试验研究[J];安徽建筑;2010年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱建明;王晓纯;张宏涛;;沿空掘巷下护巷窄煤柱稳定性分析[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
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3 何启林;彭伟;;利用束管监测系统预报采空区遗煤氧化情况[A];2010年安徽省科协年会——煤炭工业可持续发展专题研讨会论文集[C];2010年
4 殷磊;齐德龙;汉京礼;;工作面合理护巷煤柱尺寸的研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
5 李树刚;林海飞;成连华;;基于采动裂隙椭抛带的煤与瓦斯共采机理[A];安全高效矿井安全保障技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2011)[C];2011年
6 郝君;白如红;王振华;何龙伟;;浅埋煤层综采工作面阻力分布规律研究[A];安全高效矿井安全保障技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2011)[C];2011年
7 崔魏;;韩家湾煤矿2306综采工作面矿压显现规律实测与分析[A];安全高效矿井安全保障技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2011)[C];2011年
8 王少磊;张文龙;;顶板窥视及分类在煤巷支护设计中的应用[A];安全高效矿井安全保障技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2011)[C];2011年
9 张勇;许梦国;王平;程勃;;跨区域卸压开采的数值模拟研究[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年
10 王运敏;胡杏保;孙国权;;崩落法开采顶板岩层冒落规律研究[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 袁东升;近距离保护层开采多场演化及安全岩柱研究[D];河南理工大学;2010年
2 陈绍杰;深部条带煤柱长期稳定性基础实验研究[D];山东科技大学;2009年
3 王猛;煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征试验研究及其控制技术[D];辽宁工程技术大学;2010年
4 赵扬锋;煤岩变形破裂电荷感应规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
5 郭保华;循环加载下岩石裂隙变形与渗流的试验研究[D];河南理工大学;2010年
6 肖知国;煤层注水抑制瓦斯解吸效应实验研究与应用[D];河南理工大学;2010年
7 张飞燕;高应力高突区域煤巷快速掘进灾害防治技术研究[D];武汉理工大学;2010年
8 王旭宏;大同矿区“三硬”煤层冲击地压发生机理研究[D];太原理工大学;2010年
9 闫永敢;大同矿区冲击地压防治机理及技术研究[D];太原理工大学;2011年
10 赵忠明;小浪底库区采空区稳定性研究[D];河南理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈建伟;松软煤层回采工作面前方煤体应力分布及位移变化特征[D];河南理工大学;2010年
2 乐志军;新朝川矿矿井水分布规律研究与防治对策[D];河南理工大学;2010年
3 贾晓亮;基于FLAC~(3D)的断层数值模拟及其应用[D];河南理工大学;2010年
4 苏发强;新义煤矿三软煤层巷道围岩稳定与支护技术研究[D];河南理工大学;2010年
5 桑培淼;注水强化松软煤壁稳定性的规律及工艺参数研究[D];河南理工大学;2010年
6 陈轶;浅埋深弱粘结薄基岩采面覆岩层移动规律及支架阻力研究[D];河南理工大学;2010年
7 陈勇;开滦矿区深部开采地表移动规律的研究[D];河南理工大学;2010年
8 宋家勇;安林煤矿炮放面矿压显现规律及顶煤冒放性预测研究[D];河南理工大学;2010年
9 汪国华;近距离上保护层开采卸压范围及临界层间距研究[D];河南理工大学;2010年
10 李静涛;煤矿开采岩层与地表变形数值模拟分析[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张朱亚;葛晓光;李成明;韩东亚;;淮北矿区松散层底部含水层粒度结构与渗透系数关系[J];安徽地质;2006年03期
2 王文博;近距离煤层联合开采时合理错距的确定[J];煤炭工程师;1993年03期
3 高卫东,何元东,李新社;水化学法在矿井突水水源判断中的应用[J];矿业安全与环保;2001年05期
4 欧阳连勤,阎昌眼;祁东煤矿突水灾害成因与治理技术[J];矿业安全与环保;2003年03期
5 曹树刚;采场围岩复合拱力学结构探讨[J];重庆大学学报(自然科学版);1989年01期
6 廖学东,疏开生;中等富水含水层下留设防砂煤柱开采的试验[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);1998年06期
7 张文军,沈海鸿,蔡桂宝;浅埋煤层开采覆岩移动规律数值分析[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2002年02期
8 侯忠杰,张杰;厚松散层浅埋煤层覆岩破断判据及跨距计算[J];辽宁工程技术大学学报;2004年05期
9 李凤仪;王继仁;刘钦德;;薄基岩梯度复合板模型与单一关键层解算[J];辽宁工程技术大学学报;2006年04期
10 张杰;;采高对浅埋煤层老顶岩层破断距的影响[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2009年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马其华;长壁采场覆岩“O”型空间结构及相关矿山压力研究[D];山东科技大学;2005年
2 弓培林;大采高采场围岩控制理论及应用研究[D];太原理工大学;2006年
3 汪华君;四面采空采场“θ”型覆岩多层空间结构运动及控制研究[D];山东科技大学;2006年
4 鹿志发;浅埋深煤层顶板力学结构与支架适应性研究[D];煤炭科学研究总院;2007年
5 景继东;巨厚砾岩顶板突水机理及防治技术研究[D];山东科技大学;2007年
6 李凤仪;浅埋煤层长壁开采矿压特点及其安全开采界限研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
7 张百胜;极近距离煤层开采围岩控制理论及技术研究[D];太原理工大学;2008年
8 伊茂森;神东矿区浅埋煤层关键层理论及其应用研究[D];中国矿业大学;2008年
9 张壮路;工作面顶板涌水量预测的渗流与应力耦合方法研究[D];煤炭科学研究总院;2009年
10 王旭锋;冲沟发育矿区浅埋煤层采动坡体活动机理及其控制研究[D];中国矿业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张建华;薄基岩浅埋煤层安全开采技术研究[D];太原理工大学;2011年
2 刘超;1.0m极近距离煤层同采合理错距和开采技术研究[D];河北工程大学;2011年
3 王国旺;大柳塔煤矿浅埋近距离煤层群下行开采下工作面矿压规律[D];西安科技大学;2011年
4 高佩玲;山前洪积扇与冲洪积平原多层结构含水层地下水模型的研究及应用[D];新疆大学;2001年
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6 张沛;浅埋煤层上覆厚沙土层采动载荷传递机理研究[D];西安科技大学;2004年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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中国重要会议论文全文数据库 前3条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 逄焕东;岩体微地震的模式、定位及其失稳预报研究[D];山东科技大学;2004年
2 马其华;长壁采场覆岩“O”型空间结构及相关矿山压力研究[D];山东科技大学;2005年
3 刘俊峰;两柱掩护式大采高强力液压支架适应性研究[D];煤炭科学研究总院;2006年
4 刘玉德;沙基型浅埋煤层保水开采技术及其适用条件分类[D];中国矿业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王国立;活鸡兔首采工作面矿压及其上覆岩层移动研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
2 谢胜华;地表厚土层浅埋煤层覆岩运动与破坏规律研究[D];西安科技学院;2002年
3 刘文岗;浅埋煤层砂土层载荷传递机理研究[D];西安科技大学;2003年
4 张太平;神府矿区机械化开采技术研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
5 黄达;软硬岩层互层巷道顶板稳定性分析[D];太原理工大学;2004年
6 张沛;浅埋煤层上覆厚沙土层采动载荷传递机理研究[D];西安科技大学;2004年
7 陈贵;综放面围岩应力分布及矿压显现规律研究[D];安徽理工大学;2005年
8 葛民荣;牛头嘴滑坡群特征及稳定性分析[D];太原理工大学;2005年
9 李刚;层状结构顶板破坏机理及其规律研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
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1 姜华;煤矿绿色开采技术研究的理论新平台——评《岩层控制的关键层理论》[J];中国矿业大学学报;2004年05期
2 蔡东红,许家林,陈岳飞;近距离煤层采空区上回采实践[J];矿山压力与顶板管理;2005年02期
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9 李斌;千米井下,他们“亮剑”[N];中国煤炭报;2010年
10 李剑 李平 安翔;山西西山煤电(集团)有限责任公司[N];新华每日电讯;2000年
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1 朱卫兵;浅埋近距离煤层重复采动关键层结构失稳机理研究[D];中国矿业大学;2010年
2 于保华;高水压松散含水层下采煤关键层复合破断致灾机制研究[D];中国矿业大学;2009年
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8 刘玉成;开采沉陷的动态过程及基于关键层理论的沉陷模型[D];重庆大学;2010年
9 王磊;固体密实充填开采岩层移动机理及变形预测研究[D];中国矿业大学;2012年
10 涂敏;煤层气卸压开采的采动岩体力学分析与应用研究[D];中国矿业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘培培;露井联采矿山边界参数优化及覆岩关键层破断特征分析[D];燕山大学;2010年
2 张海龙;采煤沉陷中突变现象分析及预测[D];西安科技大学;2009年
3 谢大平;浅埋煤层长壁开采顶板结构稳定性分析[D];西安科技大学;2008年
4 何兴巧;浅埋煤层开采对潜水的损害与控制方法研究[D];西安科技大学;2008年
5 郭爱国;宽条带充填全柱开采条件下的地表沉陷机理及其影响因素研究[D];煤炭科学研究总院;2006年
6 杨晓科;榆神矿区榆树湾煤矿覆岩破坏规律与支护阻力研究[D];西安科技大学;2008年
7 李琰庆;导水裂隙带高度预计方法研究及应用[D];西安科技大学;2007年
8 田坤;枣泉煤矿近浅埋煤层首采工作面覆岩破坏规律研究[D];西安科技大学;2008年
9 高杨;浅埋煤层关键层破断运动对覆岩移动的影响分析[D];西安科技大学;2010年
10 李敏;山区重复采动下地表移动变形规律研究[D];太原理工大学;2012年
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