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山地浅埋煤层开采覆岩运动规律与结构特征研究

刘国磊  
【摘要】:针对山地浅埋煤层开采过程中采场矿压显现强烈,出现支架被压死或支架尾梁与顶梁分离等现象,本论文通过现场调研和实测、理论分析、数值模拟等方法对山地浅埋煤层开采的覆岩运动规律和结构特征进行了研究。通过现场调研和现场实测对山地浅埋煤层开采工作面矿压显现特征进行了研究。依据1306、1104工作面煤岩层结构,采用离散元数值模拟方法对山地浅埋煤层开采覆岩运动规律及地表变形和坡体破坏等特征进行了分析;通过建立多组数值模型对山地浅埋煤层开采覆岩运动的影响因素及其影响规律进行了分析,包括对煤层埋深、坡体角度、煤层厚度、开采方向、开切眼位置等;提出了坡体开裂临界埋深的概念,并综合对应地表地形、煤层埋深、覆岩结构等情况给出了山地浅埋煤层的科学定义。在上述研究成果的基础上采用理论分析和数值模拟方法,对山地浅埋煤层开采的覆岩结构特征、应力特征及其作用机理进行了研究,指出由于山地浅埋煤层采动后上覆岩层形成相对独立的“两区域”结构,上覆岩层采动影响区域岩体间以及和超前采动影响区域岩体之间的水平力较小,上覆岩层自身不能形成具有一定承载性能的承载结构,采场支架需承担较多上覆岩层重量,使得开采过程中顶板压力大、动载明显、矿压显现强烈。这些结论,对于指导山地浅埋煤层安全开采具有重要意义。


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