大傾角煤層走向長壁綜放工作面頂板結(jié)構(gòu)特征研究.pdf

1、論文題目：大傾角煤層走向長壁綜放工作面頂板結(jié)構(gòu)特征研究專業(yè)：采礦工程碩士生：晏銳(簽名)指導教師：伍永平(簽名)摘要大傾角煤層開采，在工作面頂板巖層中形成結(jié)構(gòu)，工作面礦壓顯現(xiàn)是頂板結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的外在表現(xiàn)。大傾角煤層走向長壁綜放工作面頂板結(jié)構(gòu)是一個復雜的空間結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特征及穩(wěn)定性分析一直以來都是大傾角煤層走向長壁綜放開采的一大難題。因此，研究大傾角煤層走向長壁綜放工作面頂板結(jié)構(gòu)特征，對完善大傾角煤層開采理論和巖層控制理論具有重要意義，對大傾

2、角煤層走向長壁綜放工作面支護結(jié)構(gòu)設計、礦山壓力控制、安全高效開采等工程實踐具有指導作用。本文采用現(xiàn)場調(diào)研、數(shù)值模擬、物理相似模擬、理論分析和現(xiàn)場實測相結(jié)合的研究方法，對大傾角煤層走向長壁綜放工作面頂板斷裂特征、傾向砌體結(jié)構(gòu)特征和覆巖承載拱結(jié)構(gòu)特征進行了研究。研究表明：（1）大傾角煤層走向長壁綜放工作面基本頂初次斷裂裂隙形態(tài)為“X—O”型。雖然最終斷裂形態(tài)與緩傾斜煤層的“O—X”型斷裂形態(tài)相似，但由于巖層重力沿層面方向的分力較大，導致其斷

3、裂裂隙的產(chǎn)生及發(fā)展過程與緩傾斜煤層不同。工作面基本頂初次斷裂后，沿采空區(qū)端基本頂?shù)囊苿涌臻g和受力狀態(tài)與初次斷裂之前不同，導致大傾角煤層走向長壁綜放工作面基本頂周期斷裂裂隙形態(tài)為“C—X”型。（2）大傾角煤層走向長壁綜放工作面基本頂斷裂成巖塊后，沿工作面傾向易于形成砌體結(jié)構(gòu)。傾向砌體結(jié)構(gòu)承擔了一部分基本頂巖層自重，減小了基本頂巖層對支架傳遞力的作用；傾向砌體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性將直接影響工作面支架的受力狀態(tài)。傾向砌體結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的失穩(wěn)形式為滑落失

4、穩(wěn)和擠壓變形失穩(wěn)；最容易發(fā)生失穩(wěn)的部位為工作面中上部。現(xiàn)場應采取加強對工作面中上部支架工作狀態(tài)的監(jiān)測以及提高支架支護強度，防止工作面中上部傾向砌體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。（3）大傾角煤層走向長壁綜放工作面基本頂上覆巖層中形成承載拱結(jié)構(gòu)。承載拱結(jié)構(gòu)位于砌體結(jié)構(gòu)的上部巖層中，沿工作面走向為對稱平拱，沿工作面傾向為非對稱斜拱。走向承載拱結(jié)構(gòu)容易發(fā)生沿拱腳處的剪切破壞，傾向承載拱結(jié)構(gòu)容易發(fā)生軸向壓縮破壞。走向承載拱結(jié)構(gòu)對整個工作面基本頂上覆巖層起控制作用，傾

5、向承載拱結(jié)構(gòu)失穩(wěn)是由于走向承載拱結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)而導致的。承載拱結(jié)構(gòu)具有承擔上覆巖層自重的能力，并對其下方工作面頂板及支架起保護作用，阻止了基本頂上覆巖層對其下方砌體結(jié)構(gòu)和支架傳遞Subject：StructuresofroofStrataatLongwallMiningFacewithFullymechanizedCavinginSteeplyDippingSeamSpecialty：MiningEngineeringName：YanRui

6、（Signature）Instruct：WuYongping（Signature）ABSTRACTStructuresofroofstrataisfmedintheminingfaceofsteeplydippingseamthestratapressurebehaviofminingfaceisduetodestabilizationofthesestructures.Asstructuresofroofstrataatlongwal

7、lminingfacewithfullymechanizedcavinginsteeplydippingseamarecomplexspatialstructures.Itsstructuralacteristicsstabilityanalysishavealwaysbeenamajprobleminlongwallminingfacewithfullymechanizedcavinginsteeplydippingseam.Ther

8、efethestudyonthesestructuresofroofstratacanimprovethetheyofcoalmininggroundcontrolinsteeplydippingseam.Alsoithasanimptantsignificancefguidingsupptingstructuredesigngroundcontrolsafeefficientcoalminingotherengineeringprac

9、ticesinsteeplydippingseam.Bytheuseofonsiteinvestigationnumericalsimulationphysicalsimulationtheeticalanalysisfieldmeasurementtostudyfractureacteristicsofmainroofpropensitymasonrystructurebearingarchstructureofoverburdens

10、trataatlongwallminingfacewithfullymechanizedcavinginsteeplydippingseam.Theresultsasfollows:(1)Theinitialfracturecracksinmainroofis“XO”typeatlongwallminingfacewithfullymechanizedcavinginsteeplydippingseam.Althoughthefinal

11、fracturemphologyissimilartogentlyinclinedseammainroofwhichis“OX”type.Butthecomponentfceofgravitywhichisparalleltothestratadirectionislargewhichisleadtothefracturecracksemergingdevelopmentprocessisdifferenttogentlyincline

12、dseam.Aftertheinitialfractureinmainroofrestrictioneffectmobilespaceofmainroofatthegobareasideisdifferenttoinitialfracture.Resultinginthecyclefracturecracksinmainroofis“CX”typeatlongwallminingfacewithfullymechanizedcaving

13、insteeplydippingseam.(2)Afterthemainroofbrokenintorockswhichareeasytofmpropensitymasonrystructure.Whichbearsapartofmainroofrockweightreducingtheroleofthebasicroofrocktotransmitfceofthestent.Thestabilityofpropensitymasonr