收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

急倾斜下保护层开采保护范围及影响因素研究

范晓刚  
【摘要】:随着煤矿开采深度的不断增加,煤与瓦斯突出日益成为制约矿井安全高效生产的主要因素,而开采保护层是最有效的区域性防突措施。保护层开采时一个重要的问题就是保护范围的划定,然而我国西南地区大多数煤层都是严重突出的急倾斜煤层,采煤方法比较特殊,按照传统的方法(即参考《防治煤与瓦斯突出规定》)划定其保护范围,在实际应用中出现偏差。 因此,本文以南桐矿业公司东林煤矿的急倾斜俯伪斜下保护层开采为研究的工程背景,采用实验室试验、理论计算、数值模拟和现场工业试验等相结合的方法,研究了急倾斜俯伪斜下保护层开采后被保护层的有效保护范围及其影响因素。本文的主要研究成果和结论有: ①通过在煤矿现场取样,在实验室进行了煤岩层的抗压、抗拉和抗剪试验,获得了保护层周围煤岩体的各种物理力学特性参数。 ②基于煤层卸压的应力保护准则和变形卸压准则,建立了俯伪斜下保护层开采的有限元三维数值模型,对俯伪斜下保护层开采后覆岩的移动变形和卸压程度进行了数值模拟分析研究,并对被保护层的有效保护范围进行了分析和计算,确定了被保护层的有效保护范围。结果表明:保护层开采在倾斜方向的上部和下部卸压角分别为90°和80°,沿走向方向的卸压角在倾斜上、中、下部呈不均匀分布,其大小为44°~68°,安全起见按44°划定走向方向的卸压保护角。 ③通过开展东林煤矿俯伪斜下保护层开采的现场试验,确定了研究区域内下保护层开采保护范围的现场实测结果。试验结果表明:采用马丽散固化剂结合水泥石膏浆机械封孔的方法能更好的密闭钻孔,使瓦斯压力参数的测定更加准确;保护层开采的倾向下部卸压角为83°,走向卸压角为45°,保护层工作面超前被保护层掘进工作面的最小距离为53 m。数值模拟计算和现场考察的结果比较接近,本文采用的数值模拟方法划定俯伪斜下保护层开采的保护范围是可行的。 ④针对急倾斜煤层开采后冒落矸石在采空区沿倾斜方向的不均匀充填,在倾斜上部无充填,中部充填较弱,下部充填较为密实的情况。本文对充填体产生的支撑载荷进行了分析,建立了充填体对顶板的支撑载荷函数。 ⑤根据弹性薄板理论,建立了基于采空区不均匀充填的俯伪斜下保护层开采后基本顶的移动变形和破坏的力学模型,推导出了俯伪斜基本顶的挠曲函数,并根据Marcus修正解计算和分析了基本顶初次破断的极限跨距;在此基础上提出了俯伪斜下保护层开采基本顶初次来压时的顶板管理方法。 ⑥基于关键层理论,采用理论计算分析和数值模拟的方法确定了急倾斜下保护层开采后上覆岩层中的关键层,并计算了关键层的初次破断距;结合现场的观测,分析了关键层的破断对覆岩移动变形、岩层中离层和裂隙的分布、被保护层瓦斯涌出及保护范围的影响。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘德贵;急倾斜近距离复杂煤层保护层开采的实践[J];矿业安全与环保;2005年01期
2 胡国忠;王宏图;范晓刚;袁志刚;涂晓东;张智明;;急倾斜俯伪斜上保护层保护范围的三维数值模拟[J];岩石力学与工程学报;2009年S1期
3 方麟祥;董假义;骆黄艳;;急倾斜掩护支架采面“防突”技术[J];江西煤炭科技;2007年03期
4 李希勇;陈尚本;张修峰;;保护层开采防治冲击地压的应用研究[J];煤矿开采;1997年02期
5 陶然;;高突煤层保护层瓦斯治理技术探讨[J];科技信息(科学教研);2007年14期
6 杨继祥;;极薄煤层保护层工作面开采技术研究[J];科技信息(科学教研);2007年29期
7 李东印;王献伟;阎鹏飞;徐广发;;瓦斯突出煤层近距离反程序开采[J];煤炭科学技术;2008年11期
8 李志强;刘勇;;黔金矿区保护层保护效果的研究[J];科协论坛(下半月);2009年12期
9 方洁,董建华,陈家祥,张道和,王健吾;急倾斜自然发火煤层的无煤柱开采[J];煤矿安全;1985年11期
10 叶汝陵 ,申天明 ,高仁礼;中梁山煤矿急倾斜解放层工作面下行风可行性的研究[J];矿业安全与环保;1988年03期
11 石恩元;急倾斜薄矿脉开采新设备[J];采矿技术;1995年09期
12 陈永生,付长怀,张腾;分段凿岩阶段矿房法在急倾斜薄矿脉中的应用[J];黄金学报;1996年02期
13 岑代全;青山矿急倾斜采煤法[J];江西煤炭科技;1998年S1期
14 梁运培,孙东玲,刘林;被保护层突出危险性评价技术的研究[J];矿业安全与环保;2002年03期
15 马洪江;;削壁充填法在生产中的应用[J];新疆有色金属;2007年S2期
16 涂德汉;;保护层开采的保护范围和效果的研究[J];煤炭技术;2008年07期
17 杨毅双;范新科;周家坪;;铁山南矿业分公司急倾斜综采工作面投产[J];煤炭工程;2008年11期
18 张会辰;李建国;王伟;;保护层开采瓦斯治理的可行性分析[J];中州煤炭;2009年12期
19 黄旭超;;保护层开采被保护煤层自卸压效果分析[J];煤矿安全;2011年01期
20 杨锷;走向条带深孔爆破方法开采急倾斜松散不稳定煤层的实践[J];江苏煤炭;1991年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵洪宝;仲淑姮;韦泽睿;;倾斜上保护层开采保护效果数值模拟研究[A];煤炭科学与技术研究论文集[C];2010年
2 赵斌;王楚光;;新庄孜矿保护层的科学选择[A];2010年度淮南矿业集团煤炭学会学术交流会论文汇编(一)·地质专业[C];2010年
3 陈寒秋;;平煤八矿远程保护层开采技术研究[A];煤炭科学与技术研究论文集[C];2010年
4 王家臣;邵太升;赵洪宝;;上保护层厚度对保护层开采效果影响数值模拟研究[A];岩石力学与工程的创新和实践:第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
5 屈永安;;桑树坪煤矿保护层开采效果初探[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 刘庆锋;;平煤五矿开采近距离保护层工作面实践及探索[A];第六届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2011年
7 欧阳红承;;突出煤层上保护层开采防突效果研究[A];创新推动新型煤炭工业体系建设和安全健康发展——2010年湘赣皖闽苏等多省(市)煤炭学会学术交流暨湖南省煤炭科技论坛论文集[C];2010年
8 王家臣;邵太升;赵洪宝;李振华;;上保护层开采卸压释放作用数值模拟研究[A];和谐地球上的水工岩石力学——第三届全国水工岩石力学学术会议论文集[C];2010年
9 吴长城;夏云平;;急倾斜岩层中反井钻机施工经验及教训[A];中国煤炭学会第六届青年科技学术研讨会论文集[C];2000年
10 郭建伟;;超近距离保护层开采瓦斯来源分析及Y+Γ型通风系统优化研究[A];第七次煤炭科学技术大会文集(下册)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范晓刚;急倾斜下保护层开采保护范围及影响因素研究[D];重庆大学;2010年
2 宋常胜;超远距离下保护层开采卸压裂隙演化及渗流特征研究[D];河南理工大学;2012年
3 惠功领;煤矿深部近距低采高上保护层开采瓦斯灾害协同控制技术[D];中国矿业大学;2011年
4 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
5 邵太升;黄沙矿上保护层开采卸压释放作用研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
6 刘书贤;急倾斜多煤层开采地表移动规律模拟研究[D];煤炭科学研究总院;2005年
7 宁齐元;分叉突出煤层上保护层开采保护特性研究[D];中国地质大学;2012年
8 魏刚;红菱煤矿上保护层开采防突理论及关键技术研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
9 刘应科;远距离下保护层开采卸压特性及钻井抽采消突研究[D];中国矿业大学;2012年
10 张伟;倒“S”型复杂煤层开采方法优化研究与应用[D];中国矿业大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张硕;薛村矿3~#煤作保护层开采研究[D];河北工程大学;2012年
2 魏二剑;王行庄煤矿保护层开采保护范围确定及保护效果考察[D];河南理工大学;2011年
3 邓良;凤凰山银矿急倾斜破碎不稳固薄矿体开采技术研究[D];中南大学;2011年
4 蒋威杰;土朱矿上保护层开采保护范围及瓦斯运移规律研究[D];湖南科技大学;2011年
5 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
6 李伟利;保护层开采围岩力学特征及其层间距影响研究[D];安徽理工大学;2012年
7 高扬;西马矿1327工作面下保护层开采防突效果分析研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
8 乐粉华;天府三汇一矿倾斜煤层群上保护层保护范围的研究[D];重庆大学;2010年
9 刘永茜;平煤五矿超近距离上保护层开采瓦斯运移研究[D];河南理工大学;2007年
10 邵明虎;下保护层开采煤岩层变形特征及保护范围研究[D];安徽理工大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 许翼鹏 记者 郝玲;祁东矿保护层开采成为“防突”新盾牌[N];中国企业报;2009年
2 贺全明 记者  袁媛 张启富;广能集团攻克60度急倾斜机械化采煤难关[N];广安日报;2006年
3 周邦远;广能集团急倾斜机械化试采成功[N];中国煤炭报;2008年
4 陈开霞刘亚雄;“急倾斜煤层综采技术”填补空白[N];中国矿业报;2008年
5 陈开霞 贺全明;绿水洞煤矿急倾斜综采显神威[N];中国矿业报;2009年
6 李芸;液压支架采煤技术填补国内外空白[N];经理日报;2008年
7 廖选勇;绿水洞煤矿:急倾斜煤层综采安全技术问世[N];经理日报;2008年
8 本报记者 崔锦霞;企业发展的希望工程[N];中国煤炭报;2004年
9 林明 记者 刘佳;4项采煤技术填补国内空白[N];四川日报;2006年
10 李兴兵 胡安华;勇攀“大倾角” “爬壁”扬虎威[N];中国煤炭报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978