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大倾角中厚煤层坚硬顶板综采采场矿压规律研究

王艳磊  
【摘要】:与缓倾斜近水平煤层不同,大倾角煤层由于煤、岩层沉积结构的特殊性,导致其具有显著的各向异性特征,且随倾角的增大,各向异性越明显,导致大倾角煤层综采开采有其特殊的岩层运动规律和矿压显现特点。大倾角坚硬顶板采场和普通采场的主要区别是矿山压力显现的不同,坚硬顶板采场其矿山压力显现更为剧烈,且易发生冲击矿压。目前为止,我国在大倾角煤层开采过程中的回采工艺、巷道围岩控制、上覆岩层运移规律、矿压显现规律等问题上进行了一定的理论和实验研究,取得了丰富的经验,但对大倾角坚硬顶板工作面矿压显现规律的研究相对较少。煤矿采场矿压研究中,坚硬顶板控制是一项重要研究内容。因此开展本项目的研究有着重要的理论意义和工程应用价值。本文以代池坝煤矿大倾角中厚煤层坚硬顶板3(13)43综采工作面为研究背景,通过理论分析,数值模拟分析、现场实测数据分析等方法,对大倾角中厚煤层坚硬顶板综采工作面的采场矿压分布规律、围岩应力状态、顶板垮落规律、支架围岩关系等方面的内容进行了分析研究。论文取得的主要研究成果如下:①理论分析、数值模拟和现场实测相结合,系统的研究了大倾角中厚煤层坚硬顶板综采工作面的矿压显现规律,确定了直接顶和基本顶的初次和周期垮落步距。②对代池坝13号煤层赋存状态进行矿压分析,结合液压支架的矿压观测,针对其大倾角中厚煤层坚硬顶板情况,得出适合代池坝3(13)43综采工作面液压支架的支护强度、加权平均支护强度参数。③通过对综采液压支架的工作阻力观察分析,得出顶板垮落规律,并对支架的工作适应性、运行特性进行评价,为预测来压、改善工作面的安全环境,提高支护质量提供依据。④在大倾角坚硬顶板情况下,采用预裂爆破强制放顶技术,人为缩短顶板初次来压步距。通过数值模拟、理论分析与现场试验相结合的方法,验证了放顶技术的合理性。


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