一、薛村矿大倾角煤层轻型液压支架放顶煤开采工艺(论文文献综述)
任旭阳[1](2020)在《东峡煤矿大倾角特厚煤层分层综放下分层工作面矿压显现规律》文中提出大倾角厚煤层分层开采过程中,下分层工作面的矿压显现与一般的长壁工作面有着显着的不同,工作面围岩受到两次采动影响,工作面的顶板管理难度大。研究大倾角特厚煤层分层综放开采下分层工作面采场矿压规律,对东峡煤矿的高产高效生产有重要的现实意义。本文综合采用数值模拟分析、理论分析、现场矿压观测等方法,并结合当前大倾角煤层开采、分层开采的理论成果,研究了东峡煤矿煤6-2#大倾角特厚煤层分层综放采场下分层开采的围岩应力分布规律、下分层工作面顶板结构及变形破坏特征及工作面矿压显现规律。结果显示,上分层35219-1工作面回采会导致下分层35219-2工作面岩层出现应力释放,产生了区域性的变形破坏,其倾向下部区域的破坏深度大于中、上部区域,影响了下分层工作面的回采,并改变了分层综放采场的围岩结构、力学状态及运移特征。可根据覆岩结构的不同,将下分层工作面沿倾向分为上部的实体煤区与下部的上分层工作面采空影响区。其中实体煤区“支架-围岩”系统较为稳定,支架的主要载荷为直接顶自重和基本顶下沉作用的压力,支架工作阻力变化较小,回采中没有明显的来压现象。而上分层工作面采空影响区倾斜各处的“支架-围岩”结构不同,导致工作面上中部先于下部发生来压,具有时序性;而倾向各处来压持续长度呈现出中部垮落充填区>上部来接顶区>下部滑移充填区的关系。故应针对两区域的不同特点进行顶板管理。本文的研究可指导35219-2分层综放工作面的实际生产,并对类似条件工作面的安全高效开采具有一定的借鉴意义。
王国法,刘峰,孟祥军,范京道,吴群英,任怀伟,庞义辉,徐亚军,赵国瑞,张德生,曹现刚,杜毅博,张金虎,陈洪月,马英,张坤[2](2019)在《煤矿智能化(初级阶段)研究与实践》文中研究指明煤炭是我国能源的基石,是可以实现清洁高效利用的最经济、可靠的能源,煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。系统阐述我国煤炭工业发展历程,分析煤矿综合机械化、自动化、智能化的发展过程与现状,列举了部分典型成功案例。详细阐述煤矿智能化的发展理念、特征、技术路径与阶段目标,分析煤矿智能化基础理论与关键技术研究现状,从数据采集与应用标准、装备群智能协同控制、健康状态诊断与维护等方面,分析了实现煤矿智能化开采需要解决的3个关键基础理论难题。从感知层、传输层、平台层和应用层等方面,分析了智能化煤矿的主体系统架构,研究了煤矿智能化建设的主要技术路径。针对不同煤层赋存条件工作面智能化开采的技术要求,提出了薄及中厚煤层智能化无人开采模式、大采高工作面智能耦合人工协同高效开采模式、综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤模式、复杂条件机械化+智能化开采模式等4种开采模式,研究了不同开采模式的核心关键技术与实施效果。介绍了我国煤矿掘进技术与装备发展现状,分析了制约巷道实现快速掘进的关键难题,提出了智能快速掘进的研发方向及技术路径。提出了我国煤矿智能化发展的基本原则,分析不同地域条件煤矿智能化发展模式及评价标准,提出新建矿井智能化建设路径,以及现有生产矿井进行智能化改造的主要任务,从法规体系、财税政策、人才培养等方面提出了保障煤矿智能化建设顺利实施的政策建议。
高士岗[3](2018)在《柳塔煤矿东部盘区Ⅱ-3特厚煤层综放开采技术研究》文中研究指明综放开采是特厚煤层的主要开采方法之一,但随着割煤和放煤高度的增加,将带来矿压显现剧烈、工作面煤壁片帮严重、顶煤采出率低、瓦斯涌出量大等突出问题。在柳塔煤矿东部盘区实施综放开采实验,对今后神东矿区特厚煤层(大于6m)的合理开采、最大的提高煤炭回收率具有现实指导意义。本文通过对柳塔煤矿东部盘区Ⅱ-3煤层综放开采技术、经济、安全等方面的分析论证取得如下成果:(1)通过理论分析、数值计算和冒放行分析,Ⅱ-3煤层可以在矿压作用下垮塌,但落煤块度较大,尤其在初次开采时需要强行放顶,以便降低顶煤突然大面积垮塌对工作面形成的冲击。(2)通过工程类比和开采安全性分析,认为在柳塔煤矿东部Ⅱ-3煤层实施综放开采,完全可以达到安全、高产、高效、高回收率生产目的。(3)综放工作面设计长度260m,采煤机割煤高度3.5m,平均放煤高度2.08m,采放比1:0.59,不仅满足国家《煤矿安全规程》68条要求,同时还可以整体工作面回收率。(4)工作面日进9刀,一刀一放,采煤机截深与放煤步距均为0.8m;工作面年生产能力可达300万t,工作面资源回收率为86.4%。(5)支架选择ZF8600/19/38低位正四连杆放顶煤支架技术可靠、经济合理,既可以提供高强度支护、满足浅埋深矿压要求,又具有较强的顶煤放出能力和破大块煤功能。同时可实现集团内综放支架结构的标准化。(6)工作面前后部输送机采用垂直布置方式,工作面不采用端头过渡支架,实现全长工作面放煤,不仅可以提高顶煤回收率,同时也有利于工作面设备管理。(7)在柳塔东部相同开采条件下,大采高比综放开采每产100万t煤,多丢失18万t煤量。若每吨煤按50元纯利润计算,实施综放开采每年比采用大采高开采多赢利2700万元,经济效益十分可观。初步估算综放工作面设备需投资约7982万元。而采用大采高则需1.26亿元。在Ⅱ-3煤层实施综放开采,既技术可行,又经济合理。综放开采技术可应用大功率大采高电牵引采煤机、大工作阻力高可靠性强力高效放顶煤液压支架、大槽宽大运量高强度前后部刮板输送机等成套装备,具有很好的技术经济效果。
魏臻[4](2018)在《基于端面顶板稳定性的综放采场支架—围岩关系研究》文中进行了进一步梳理采场支架围岩作用关系的研究是煤矿地下开采岩层控制的核心内容。本文针对综采放顶煤生产现场端面顶板失稳现象,对支架-围岩体系受端面顶板稳定性影响下的相互作用机理进行了研究。首先统计分析典型综放现场端面顶板失稳情况,明确了端面顶板稳定性对采场支架围岩作用体系的影响形式及影响因素,并利用数学评价方法对其进行了分类和权重排序。然后通过理论研究对综放采场支架围岩作用体系中的支架覆岩平衡结构失稳机理进行了运动力学分析,圈定了工程尺度下支架围岩作用关系研究范围。最后利用相似模拟实验和数值模拟两种手段对工程尺度范围下支架-煤壁联合支撑体系受端面顶板稳定性各因素影响特征进行了分析,并对选定综放工作面顶板管理措施提出了改进建议。具体的研究结论如下:(1)通过大量查阅我国综放采场端面顶板失稳现场资料,端面顶板失稳和煤壁片帮等工作面围岩失稳现象与采场来压同步,在工作面生产条件变化时差异明显。支架控顶效果受到采场端面顶板弱支护区的影响,支架围岩相互作用关系失衡易造成端面顶板失稳冒落,若不及时采取控制措施,则端面顶板失稳会反作用于支架围岩体系,造成工作面生产条件恶化。(2)从主动控制角度出发,拟定了18项端面顶板稳定性影响因素:(1)煤层赋存条件类,包括煤体强度、原生节理裂隙、地质构造、煤层倾角、煤层埋深、煤层厚度;(2)人为可控条件类,包括支架俯仰角、支架初撑力、端面距控制、支架梁端支护力、工作面长度、机采割煤高度;(3)不可控因素类,包括支架刚度、煤壁片帮、支架偏载、顶板来压、支架工作阻力、支承压力影响。通过利用AHP评价方法对拟定的各影响因素进行了权重排序。(3)通过分析科学产能、厚煤层资源储备、现有生产能力三个条件,确定了本文研究工程背景为山西省潞安、晋城两矿区采用放顶煤工艺开采二叠系山西组3号煤的典型工作面基础条件。对区内单一大采高综采和放顶煤开采液压支架性能参数对比,明确在综放采场支架围岩关系研究中需要重点考虑综放支架长顶梁情况下对覆岩载荷规律性变化的响应特征。(4)针对综放采场一般性矿压显现规律及特征和支架围岩作用体系,建立采场基本顶平衡稳定结构模型,通过基本顶超前断裂位置的支撑影响角反演,确定了支架-广义煤壁支撑体系范围,明确了工程尺度下综放采场支架围岩关系研究的空间范围是支架-煤壁联合支撑体系及其上覆顶煤。(5)结合采场支承压力理论和顶煤反复加载路径演化过程,分析了端面顶板失稳特征。确定失稳结构是以支架顶梁前端和煤壁为底角、重心偏向煤壁上方煤体的三角型。将顶煤按其区位特征及裂隙发育属性划分为:裂隙发育区、端面弱支护区、顶梁挤压区和架后冒放区。并对液压支架控顶机理进行了讨论分析。(6)利用相似模拟实验方法对工程尺度下综放采场支架围岩相互作用演化规律进行了实验研究。设计了高仿真度液压支架模型,并通过顶梁载荷实时监测系统对实验过程中支架对覆岩载荷的响应过程进行了记录。实验过程中发现,综放采场中软弱顶煤在支架支撑力和上覆岩层载荷的共同作用下受到挤压,导致煤体裂隙发育、结构破碎,在支架推进过程中由于架后顶煤架冒放,支架上方煤体在采空区侧形成自由面,为支架上方顶煤活动提供了空间。同时工作面放煤工序使顶煤受力状态由两向受压变为垂直单向受压,促使内部纵向张拉裂隙发育。(7)通过支架顶梁全长载荷变化规律可知,液压支架在支护顶板过程中,顶梁载荷随回采工序及顶板情况不断变化,一般情况下顶梁中、前部载荷较大,后部载荷较小。其原因主要是由于支架顶梁后端顶煤较中、前部顶煤破碎,完整性较差,不能有效传递上覆岩层载荷,后柱支撑能力得不到释放。此外,支架最有力的支撑力作用位置在顶梁中后部,而顶板载荷集中区域却集中在顶梁中前部,这种差异导致支架支撑性能不能有效作用于顶板控制,对支架工作姿态也造成了影响。(8)通过模拟再现端面顶板失稳冒落过程可以发现,端面顶板在水平层理间粘聚力较低的情况下表现为明显的分层冒落特征。端面距大小是端面顶板控制中的主要影响因素,而支架前梁结构主要对端面顶板起“护”的作用以限制端面煤体自由面的形成。实验再现了切顶压架事故,说明采场支架-煤壁联合支撑体系的破坏能够造成覆岩载荷向支架支撑区转移。(9)从对支架控顶参数的变量分析中可知,端面顶板失稳能够破坏支架-煤壁联合支撑体系整体性。当端面顶板发生失稳时,顶煤指向采空区的整体位移运动被切断,分别形成支架上方顶煤和煤壁上方顶煤两个独立体系,并各自受到支架控顶和煤壁支撑两种不同属性的支护作用,从而打破了“支架-煤壁”联合支撑体系对上覆岩层的控制,所以对综放采场支架-围岩相互作用关系的研究应该考虑端面顶板稳定性。(10)在具体的影响因素分析中,发现的规律包括:(1)支架俯仰角能够限制支架顶梁上方顶煤水平位移,仰角支撑对支架上方顶煤控制效果最好,但对端面顶板稳定性不利。(2)支架初撑力对支架顶梁上方顶煤的稳定性控制存在阈值,超过阈值顶煤稳定性不会明显的增加,本文模拟中阈值为6000kN;(3)端面距较小时,对端面顶板稳定性的控制效果明显,能够维持较完整的支架-煤壁联合支撑体系,但支架上方顶煤整体位移量较大。(4)支架梁端支护力对端面顶板稳定性的提高有显着影响,但代价是支架偏载程度加大。(5)机采割煤高度变化对端面顶煤影响不大,但对煤壁上方顶煤的控制效果显着。
王朋飞[5](2017)在《非充分采动采空区与煤岩体采动应力协同演化机理》文中指出我国厚煤层长壁开采主要包括放顶煤开采、大采高开采、分层开采和错层位开采。目前各开采方式下采空区与实体围岩尤其采空区边缘附近采动应力分布规律的研究和认识尚显不足,而这些研究对区段巷道布置、设计及支护策略尤为重要,特别是对近年来越来越流行的沿空巷道及采空区内巷道等相关技术来说具有重要理论与实际意义。随着开采深度和开采强度的增加,受高地应力、强采动、煤层倾角等地质条件以及回采率和环境等多方面因素的影响,普通留煤柱区段巷道的布设和支护难度日趋增大,支护要求和成本日益提高,巷道大变形、冒顶、岩爆等安全事故频发,巷道返修量大,严重制约着煤矿安全高效生产。研究各类开采方式下采动应力(尤其采空区边缘附近应力场)分布规律对采空区巷道及沿空巷道围岩控制具有重要的理论意义和实用价值。论文分别以镇城底矿和唐山矿为实际工程背景,通过理论分析、相似模拟、数值模拟和现场实测分别研究了水平煤层和倾斜煤层非充分采动采空区与煤岩体采动应力协同演化机理。主要内容及结论如下:(1)以现有岩层控制理论和开采经验为基础,通过建立采场空间岩层移动模型、理论应力分布模型研究分析得出:采动应力的平衡是采空区与实体煤岩体相互影响、共同作用的结果,一方应力发生改变,必然引起另一方应力的重新调整,二者协调作用,共同完成应力分布的稳定和平衡,采空区与煤岩体采动应力具有协同演化特性;采空区响应对实体煤岩体的应力分布及破坏范围具有重要影响,采空区应力(尤其与煤岩体较近处)增大时,支承压力峰值降低,峰值点前移,反之支承压力峰值升高,峰值点后移。(2)工作面布置不同则工作面构型、采空区形态和煤岩(柱)体形态不同;水平煤层常规放顶煤、大采高及分层开采工作面关于中心线对称,采空区发育、覆岩移动、采动应力分布也关于中心线对称,错层位非对称工作面却产生相应的不对称结果,缓坡段采空区应力较大,支承压力较小;错层位巷顶沿空巷同时不受固定和超前支承压力影响;分层开采第一分层时采空区应力较大,支承压力较小;大采高两端起坡处局部采空区应力较常规方法高,但比分层开采略低;(3)采空区—老顶大结构—煤岩体协同体系决定着采空区边缘岩体结构和采动应力分布;错层位巷顶沿空巷道处于老顶大结构之下的保护区,该巷道上方存在矸石垫层进行能量和应力耗散,避免巷道动压影响,应力被转移至采空区矸石和实体煤前方;一定限度内,老顶回转下沉量小,则其下采空区承重大,围岩支承压力小;得到老顶关键块下沉量及其下采空区矸石压缩量的计算方法。(4)研究中将相似模拟试验与数值模拟试验结合起来,数值模拟参考了相似模拟得到的岩体运移形成的结构,其中垮落角用于数值模拟。数值模拟和开采实践经验证明上覆岩层垮落运移产生垮落线和垮落角;工作面开采宽度一定时,垮落角越大,采空区应力越大,实体围岩中的应力越小,垮落角影响显着;错层位内错式搭接工作面宽度比常规工作面长,采空区应力较大,支承压力则减小;得到水平条件下工作面宽度L、最上部关键层跨度L1与垮落角θ之间的关系式;(5)以极限平衡法为基础,通过建立极限平方程,推理得到错层位采煤法煤(柱)体极限平衡区宽度表达式;分层开采第一分层时采高降低、大采高和错层位开采由于各自起坡均导致煤柱极限平衡区宽度下降;数值模拟显示煤(柱)体塑性区宽度与煤(柱)体某层面在煤(柱)体内所处高度有关,自煤层顶面至煤层底面煤柱塑性区宽度增大,且认为与垮落角影响有关。(6)数值模拟显示不考虑采空区会造成支承压力偏大,岩体破坏范围偏大,应力集中区位置降低;考虑采空区响应,水平煤层开采各开采方式均会在采空区两侧上部实体煤岩层中出现近似竖条状分布的高应力集中带,且应力集中程度上部岩层比煤层大得多,应力最集中区并非当今多数模拟结论得出的位于煤层中的结论;分层开采第一分层时,采空区承载比其它方法大,应力集中区范围小,破坏范围小;采高减小,则煤层上方岩体中的高应力竖条状高应力集中带高度降低;无论何种方法采空区边缘都为整个回采系统应力最低区;垮落线两侧岩体反向剪切造成煤层上方若干岩层及底板“/”形破坏延伸,方向大致与垮落线方向共线,由此造成的应力转移与流向也使错层位巷顶沿空巷道围岩塑性区范围较小。(7)倾斜条件下岩层垮落运移及采空区发育具有非对称性,采动应力分布亦不对称;相似模拟显示常规放顶煤工作面下端形状变化较突然,可能导致关键块下方一定范围内出现应力链断开或局部应力消失(为零)的现象,造成实体围岩或区段煤柱应力大;数值模拟得出常规放顶煤工作面下部岩体应力集中区距煤层较远,上部岩体高应力区却位于煤层中;错层位工作面下端部形状圆滑过渡,采空区矸石均匀平稳分布于水平段,承载面大,应力连续传递,采空区应力较大,围岩支承压力较常规放顶煤低,避免地下空间结构急剧变化可有效避免应力急剧变化;错层位搭接处下方沿空巷道围岩应力大幅低于原岩应力,且围岩也较完整,在该处掘巷对围岩扰动和破环影响小。(8)倾斜条件下采空区上部应力接近于零,下部采空区应力大,单个错层位工作面采空区有所抬高,对减小关键层挠度有利,覆岩易保持稳定;建立了倾斜煤层采空区和覆岩结构模型,通过奇异函数求得采空区矸石体作用下关键层挠曲变形表达式;常规放顶煤受煤柱隔离难以达到充分采动,尤其深部开采条件下采空区应力小,应力集中于煤柱,同时造成地面波浪起伏,对建筑物保护不利;而多个错层位工作面形成的连续采空区有利于形成充分采动,采空区应力较常规放顶煤开采大,实体围岩的应力相应降低,且可形成充分采动,有利于地面平缓均匀下沉;与煤柱相邻的常规放顶煤接续面巷道煤帮应力集中系数高是造成较大采深条件下巷道变形、片帮严重及动压事故频发的重要原因。(9)错层位现场应用及实测证明了采动应力协同演化现象;错层位搭接处巷顶沿空巷道的顶板及两帮应力和巷道变形均不随超前距离变化而变化,应力大幅低于原岩应力,变形保持在较低的稳定水平,不受固定与支承压力的影响,围岩环境与深度无关,现场支护和围岩控制效果好,回采率大幅提升,经济效益好;倾斜煤层条件下采用错层位巷道布置是解决工作面设备防倒防滑、机头三角煤割不透、刮板输送机与转载机搭接远等难题的有效途径;错层位开采将放顶煤和分层开采工艺融入一个回采系统,但实用价值却得到大幅提升,借助分层开采的局部原理却实现了完全无煤柱。
王宏[6](2016)在《大倾角厚煤层放顶煤综采工艺分析》文中研究表明该文分析大倾角煤层开采过程中上覆岩层的应力分布及运动变化,分析综采设备在工作面的受力情况及提高稳定性的方法、措施和论述如何高效放顶煤。分析结果对大倾角煤层的安全、高效和经济开采的研究有一定的参考意义。
陈春慧[7](2016)在《姚家山矿“三千矿井建设模式”的可行性研究》文中提出相对浅部煤炭开采,深部开采在围岩变形、煤与瓦斯突出、灾害预防及治理等方面均会呈现出一些独有的特征。这些因素的综合作用会给井下煤层资源的开采、运输、提升和通风带来严重影响,进而使井下采掘设备选型和正常生产变得更加困难。论文以潞安集团姚家山矿4+5号倾斜厚煤层赋存情况为背景,采用理论分析、建立力学模型和数值模拟研究等方法,对其“三千矿井建设模式”进行深入系统的可行性论证研究。主要工作如下:(1)基于矿压基础理论,预测了4+5煤层直接顶初次垮落步距和基本顶来压步距;采用顶板结构估算等方法预测了液压支架的合理工作阻力参数;拟布置两个综放面,每面500万t/a,以满足姚家山矿1000万吨的井型要求,并对综放面进行了初步的三机配套选型及设备能力论证。(2)建立单倾斜面的液压支架力学模型并进行稳定性分析,得出影响工作面支架稳定性的因素;针对双倾斜面建立液压支架力学模型,分析其在工作面来压期间的稳定性,得出随着煤层倾角的增大,初次来压期间支架在倾向方向和走向方向上不倾倒、不滑移所需最小支护阻力均近似呈线性增加;给出了姚家山倾斜厚煤层工作面支架不发生倾倒滑移所需最小支护工作阻力参数。(3)运用FLAC3D数值模拟,研究基本顶初次来压时工作面支架的适应性。工作面初次大规模来压期间,基本顶呈“O-X”型破坏模式,工作面中部支架受力较大,而往两端支架受力逐渐减小,所选放顶煤支架可满足来压期间顶板支护与安全控制的要求。(4)经理论研究论证,为姚家山矿选择了箕斗、大巷皮带、井筒断面直径和矿井主通风机,以满足千米深井和千万吨矿井的提升、运输和通风需求;依据矿井部署和生产系统要求,对姚家山矿进行劳动定员969人,并计算了劳动生产率。论文采用多种分析方法,从具体煤层赋存条件、采矿学科基本理论和当前开采技术与设备制造能力等方面综合分析验证,结果表明姚家山矿“三千矿井建设模式”合理可行。这些研究成果对潞安姚家山矿井的深部煤炭开采设计具有重要的决策借鉴价值。
李小萌[8](2016)在《急倾斜综放采场围岩控制技术及支架稳定性研究》文中认为我国自上世纪五十年代后开始系统研究急倾斜煤层开采方法及其相关配套技术和工艺以来,该地质条件下的采场围岩及支架稳定性控制一直是开采过程中最重要的技术难题。由于煤层倾角的存在改变了围岩的受力特征,使顶板法向受力减小而使切向受力增加,造成沿工作面倾向顶板垮落时序有显着差异,同时,下层位垮落顶板的下滑充填及切向分力造成倾向破断顶板铰接结构和“支架—围岩”关系等多方面的明显差异。尤其在遇到“三软”煤层、一次采出厚度较大、断层及构造应力工作面开采等复杂地质条件时,围岩控制更为困难,工作面容易产生滑底、片帮、局部冒顶和设备稳定性差等诸多问题,造成工作面推进困难,严重影响工作面安全生产。因此,研究急倾斜厚煤层综放采场的围岩活动规律及支架稳定性控制原则,寻求采场围岩控制设计及综放设备研制技术,是急倾斜厚煤层开采中亟需解决的关键问题。急倾斜综放采场走向开采的覆岩移动规律与近水平煤层之间产生显着差异的原因首先在于顶板的受力分布不同,其次是顶板破断后形成的结构差异。因此研究围岩控制技术就要研究顶板破断前后的受力及其形成的结构形式。本文以山西大远煤业1201急倾斜“三软”综放工作面为工程背景,利用结构力学理论分析、FLAC3D数值模拟、实验室相似模拟实验和现场工程实践及实测验证等手段,从采场围岩的受力特征及其结构形式入手,系统研究了该条件下顶板的破坏及失稳机理、矿压显现和覆岩移动规律、采场围岩控制技术、“支架—围岩”关系特征和支架稳定性控制技术,取得了以下主要结论和创新性研究成果:(1)利用结构力学建立了急倾斜采场顶板初次破断前沿倾向的不均衡受力模型,并分析了其受力和变形特征。研究表明:急倾斜采场顶板压应力最大值位于下端头处梁的下表面,其值比上端头高36%左右,而最大拉应力位于梁上端头的上表面,其值比下端头上表面处拉应力高26%左右,梁的不均衡受力特征以及岩石抗压不抗拉的特性导致工作面上部首先破断失稳造成较早来压。同时提出了沿倾向垮落带的二次抛物线形态和“三段式”(密实充填段、不均匀充填段和动载影响段)分布特征。密实充填段内覆岩结构主要为受垮落矸石支撑的长悬臂梁,来压强度最小;不均匀充填段内,垮落带发育层位较高,该阶段内下方充填程度沿倾向不一;动载影响段主要表现为短悬臂梁,支架载荷平时较小,动载特征明显。(2)根据急倾斜采场顶板破断后的结构特征建立了倾斜砌体结构的力学模型,并对其滑落失稳和变形失稳进行了分析。结果表明:随煤层倾角的增大,岩块的回转角逐渐减小,即煤层倾角越大,岩块咬合处的下沉量越小,下部的变形失稳程度越小;倾向岩块的砌体结构的滑落稳定性受煤层倾角的影响显着,煤层倾角越大,上部岩块越容易发生滑落失稳,最终导致上部支架更易出现动载现象。因此,急倾斜采场的倾斜砌体结构以上端头砌体岩块的滑落失稳为主。(3)设计了相似模拟实验模拟急倾斜采场的倾向覆岩移动规律和所形成的覆岩结构。实验结果表明,急倾斜采场覆岩垮落形态不对称,上部顶板垮落充分,下部受充填作用垮落不充分;上端头和下端头处均形成明显的倾斜砌体结构,但下部结构容易保持稳定,上部结构容易出现滑落失稳从而导致上端头空顶,影响上部围岩和支架稳定性控制。(4)数值模拟结果表明,工作面推进至60m时,工作面上、中、下部的超前支承压力分布明显不同。首先,中下部支承压力峰值明显大于上部。其次,超前支承压力峰值作用位置没有明显差异,均为距工作面煤壁前方12m左右,中、下部超前支承压力作用范围没有明显差异,约为40m,上部超前支承压力作用范围较中、下部偏大,约为54m左右。最后,上、中、下三处的应力集中系数分别为1.39,1.38和1.33,即中、上部的应力集中程度较下部更为明显,矿压显现可能较下部更为剧烈,因此有必要采取措施加强中上部的矿压和围岩控制。急倾斜开采时的顶板位移沿倾向分布特征与水平煤层有显着区别,也表现出明显的非对称特征。其垂直位移曲线在工作面中部附近有一处极大值,但是在整个工作面倾向的最大顶板下沉量发生在工作面上端头附近。工作面上端头约79m范围内垂直位移较大,若支架中心距为1.5m,即表明上部56架支架范围内围岩活动较为剧烈。采取合理技术措施控制该段的围岩活动,不仅是针对上端头的围岩控制和支架稳定性,同时也是中下部的支架稳定性控制的关键。(5)通过分析将影响急倾斜采场底板稳定性的因素归纳为:底板岩性、岩体结构、水的作用和开采技术因素四个方面。建立了底板滑移的力学模型,利用极限分析定理分析得出底板可保持平衡状态的滑块重量随着残余黏聚力及内摩擦角的增大而增大,而在掘进及回采的双重影响下直接底黏聚力迅速弱化,仅剩残余黏聚力,因此,上端头底板极易发生滑移,严重影响支架的稳定性,需对其进行加固。利用强度折减法对底板滑移进行数值分析表明,底板内存在局部剪切带,为潜在滑移面,局部剪切带内底板的变形速度最大。实际底板岩体受采动影响后,表现为内聚力弱化、摩擦力强化特征,岩体强度明显降低,因此工作面推过后,底板滑移影响设备和顶板稳定性的概率很大。大远1201工作面在上端头底板打入锚索,起到固定滑体桩的作用,在数值模型中对底板进行锚索加固后,计算结果底板潜在滑动块体不再出现滑动现象。实际工程应用中,利用菱形网配合锚杆和枕木固定底板,成功阻止了大规模推底事故的发生,保证了“顶板—支架—底板”系统的稳定。(6)建立了上端头顶煤破坏的力学模型,求取了顶煤体应力分布的解析解,利用“扇形分布锚索”加固上端头顶煤及回风巷,防止了上端头放煤过程中对上部巷道的破坏,成功实现了端头放煤。(7)建立了急倾斜综放采场支架稳定性分析的力学模型,提出了保证支架不发生下滑、倾倒及扭转失稳的判据,为指导不同地质条件下工作面支架的稳定性控制提供依据和理论技术支撑;分析了单个支架的滑移、倾倒和扭转的力学边界条件,得出了单支架保持稳定性的合理顶板压力。在单支架受力分析的基础上,计算得出了上端头多台支架空顶时对支架稳定性的影响,得出合理顶板压力大小可以保证支架的稳定性状态,支架的失稳主要发生在降架、移架过程中,只要采取合理的支架管理措施即可保证支架的稳定性。根据急倾斜综放采场支架下滑、倾倒和扭转稳定性的受力状态分析,针对性地从支架型式、侧护板、四连杆机构和底座设计等方面提出了改进要求:1)将四柱支撑掩护式改为两柱式,改善支架受力状态,避免拔后柱现象发生;2)采用“双活”侧护板和“遮掩式”铰接设计,控制支架尾梁偏斜;3)四连杆机构采用“前双、后双”结构,保证支架稳定性;4)底座采用全封闭式设计,防止钻底。(8)利用“支架—围岩”关系分析所得的公式,代入1201工作面具体地质条件,计算得出了工作面上、中、下部支架工作阻力的合理大小,分别为:4620k N,4580k N和1864k N,这与实际支架工作阻力选择较为接近,满足使用要求。通过引入动载系数A(m)对倾向不同位置支架工作阻力的分布特征进行了分析,实测支架阻力数据表明:沿工作面倾向来压时序不一致,动载程度“上部>中部>下部”,沿倾向上端头倾斜砌体结构的滑落失稳导致来压波动程度较大,动载特征明显,而下部结构变形失稳造成的来压剧烈程度较小,故上端头的倾斜砌体结构的滑落失稳是导致中上部来压较为剧烈的原因。现场的实测数据验证了急倾斜工作面上端头易产生动载的结论。(9)以支架稳定性分析结论为基础,提出了相应保障工作面支架不发生下滑、失稳和咬架的技术措施:通过合理的移架顺序、仰斜开采、提高支架初撑力、移架前确保相邻支架稳定,增大支架侧护板宽度,充分利用支架本身的侧护千斤顶和底调千斤顶调整支架等综合性技术措施保证了支架的稳定。通过“自上而下割煤、自下而上跑空刀”和前推刮板输送机持续供液等综合技术措施防止了采煤机的下滑;利用压戗柱与防滑顶镐相配合,调整刮板输送机位态,成功保证了刮板输送机的稳定性。
李勤生[9](2015)在《双向大倾角煤层综放开采矿压显现规律研究》文中研究指明随着我国煤炭资源开采强度的不断扩大,尤其前些年疯狂的开采,赋存条件良好的矿藏资源越来越少,部分地区甚至面临枯竭,大倾角复杂地质条件下的煤层开采技术有了很大的发展空间。本论文综合应用理论分析、关键层理论分析、FLAC3D数值模拟计算等方法,针对大社矿92716双向大倾角伪倾斜开采工作面实际地质条件,对工作面覆岩结构、覆岩运动规律、顶板控制技术等进行了分析和探讨,研究成果对于双向大倾角煤层安全开采提供理论和现实依据。本次研究得出如下结论:(1)根据92716工作面的上覆岩层具体情况,运用关键层理论,判别出厚度为12.2m的老顶为关键层,垮落带高度为10-14m之间,裂隙带高度为38-49m之间,弯曲下沉带达到344m;工作面上部冒落带和裂隙带发育高度较下部大。(2)通过模拟92716工作面开采过程中覆岩破坏场演化过程,开始至结束的整个开采过程中,覆岩与底板随着工作面的开采,发生的塑性破坏均较规律,大煤破坏区大部分分布在大煤覆岩层,大煤底板只有局部发生了破坏,开采380m前,大煤直接顶上方高度为6.2m厚的中粒砂岩一直未受到剪切和拉伸破坏,开采至380m时才与附近剪切塑性破坏区相连,此后直至开采结束大煤覆岩破坏区进入较稳定扩展状态。由覆岩破坏的演化过程得出,在大煤工作面开采至40m处时,关键层发生剪切破断,其是老顶的第一次周期来压,与前面第一章通过材料力学的方法得到上覆岩层中砂岩的初次垮落步距32.2m基本吻合;当大煤工作面采至40m80m时,随着工作面不断推进,剪切破断的区域不断增大,可以看到开采至80m时,关键层上方岩层发生过往的剪切破坏,;覆岩破坏区不断扩大,大煤开采170m时,覆岩破坏区延伸到大煤覆岩顶部较厚的第二层粉砂岩关键层,大煤破坏场随着工作面的推进沿着走向不断扩展,直到结束开采。(3)92716工作面的周期来压步距比较稳定,在开采过程中来压步距在13.9m-16m之间,来压步距的平均值为14.2m,初次来压距开切眼平均距离36.3m,双向大倾角工作面周期来压强度不明显,动载系数的平均值为1.12,表明在使用放顶煤综采开采大倾角煤层的过程中,采高的增大不会使支架所承担的载荷也增大。通过实测发现工作面倾斜方向来压步距不同,首先来压在工作面上部,后逐渐向工作面下方转移,最后到达工作面下部,与理论分析基本一致。(4)经理论计算确定采面正常使用支架、端头过渡液压支架、下巷防滑支架型号为ZF3200/16/24B、ZFG3000/16/24、ZT12000/16/24液压支架;选择MG170/410-WD无链牵引采煤机;前后选择SGZ-630/264型可弯曲刮板输送机。支架载荷分布不均匀。在支架载荷观测的过程中,发现支架前柱的工作阻力大部分工作面小于后柱工作阻力,经过实测和理论分析,造成支架载荷前后支柱不一样的主要原因有:该工作面俯斜开采,采空区后方冒落矸石均向工作面方向施加水平推力,造成支架后柱承载了略大于前柱的压力,根据来压步距的大小和规律,提高支架的初撑力,以求改变近煤壁处围岩的应力状态,减小端面顶板下沉量,减轻片帮程度,加强围岩控制,保证来压期间工作面安全问题。
王红伟[10](2014)在《大倾角煤层长壁开采围岩应力演化及结构稳定性研究》文中研究说明大倾角煤层长壁开采过程中采场围岩“关键域”的非确定性和“岩体结构”的“变异”是形成这类煤层开采岩层运动异常复杂且难以控制的关键。研究大倾角煤层长壁开采覆岩应力场形成及演化、岩体结构稳定性,奠定大倾角煤层安全高效开采理论基础,对丰富复杂埋藏条件煤层开采理论与技术具有重要意义。本文采用物理相似模拟实验、数值分析、理论分析、工程实践等相结合的综合研究方法,对大倾角煤层长壁采场覆岩运动破坏规律、应力场形成与演化特征、围岩“关键域”转化与岩体结构稳定性进行的系统研究表明:大倾角煤层开采过程中,沿工作面走向顶板运移具有时序性、不均衡性,工作面上部区域顶板最先发生垮落,垮落步距最小,下部区域顶板最后发生垮落,垮落步距最大;沿工作面倾向顶板岩梁中上部位置首先出现离层、破坏,导致顶板垮落形态向上部区域偏移,呈现出非对称拱形特征,垮落矸石沿工作面倾向滑移充填采空区,呈现下部充填压实、中部完全充填、上部部分充填的分区特征。大倾角煤层开采围岩应力重新分布,沿煤层走向呈对称拱形特征,沿煤层倾向呈非对称拱形特征,且受煤层倾角、采高等因素影响明显。在采场四周煤岩体中形成支承压力,且支承压力分布形式、大小、峰值点距煤壁距离等具有分区特性。应力分布沿煤层走向和倾向的叠加,形成大倾角煤层开采采场围岩空间应力拱壳。随着工作面推进,应力拱壳不断向采场四周煤岩体、上位岩层扩展,非对称特性显现程度增加。大倾角煤层开采覆岩在“应力-冒落”双拱作用下垮落形成非对称“拱壳”形态,“拱壳”区域岩层对覆岩活动起决定作用,称为覆岩“关键域”。沿工作面倾斜方向“关键域”转换导致形成层位不同,下部“关键域”向直接顶和伪顶岩层转移,关键岩块以直接垮落方式运移;中部“关键域”处于基本顶中下位岩层中,关键岩块运移方式为一次回转垮落;上部“关键域”向基本顶上位岩层中转移,关键岩块运移方式为二次回转垮落。沿工作面倾斜方向“关键域”关键岩块相互作用,形成倾向“梯阶”结构。不同区域不同位置“关键域”关键岩块的破坏失稳,引起覆岩空间“拱壳”结构动力失稳,“拱壳”结构失稳分为工作面上部区域壳基位置、壳肩位置、壳顶位置,工作面中部区域壳基位置、壳肩位置,工作面下部区域壳基位置等六个区域,“关键域”岩体结构变异导致工作面上部区域出现的高位失稳产生冲击性来压,工作面中下部区域低位失稳出现推垮型事故。针对枣泉煤矿120210大倾角工作面综放开采条件,分析采场“关键域”岩体结构失稳机制,建立以“支护系统工作阻力分区域控制技术、顶煤放出量分区域控制技术、工作面倾斜全长与区域分割相结合的全方位立体防护体系”为核心的围岩控制技术体系,有效控制了采场围岩岩体结构失稳,取得了良好技术经济与社会效益。
二、薛村矿大倾角煤层轻型液压支架放顶煤开采工艺(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、薛村矿大倾角煤层轻型液压支架放顶煤开采工艺(论文提纲范文)
(1)东峡煤矿大倾角特厚煤层分层综放下分层工作面矿压显现规律(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究动态及发展趋势 |
1.2.1 分层开采国内外研究现状 |
1.2.2 国内外放顶煤开采技术发展 |
1.2.3 国内外倾斜煤层放顶煤开采理论及技术的研究现状 |
1.2.4 国内外研究评述 |
1.3 研究内容和技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
2 工作面生产技术条件 |
2.1 矿井简介 |
2.2 35219-2工作面回采技术及地质条件 |
2.2.1 回采技术条件 |
2.2.2 煤层地质条件 |
2.2.3 影响工作面回采的因素 |
2.3 本章小结 |
3 采场围岩应力特征的数值模拟 |
3.1 建立数值计算模型 |
3.2 分层开采下围岩力学演化特征 |
3.2.1 沿倾向分层开采与单煤层开采采场围岩应力分布特征 |
3.2.2 沿走向分层开采与单煤层开采下分层工作面围岩力学特征 |
3.3 不同倾角下分层开采围岩力学演化特征 |
3.3.1 沿倾向采场及围岩应力分布特征 |
3.3.2 沿走向下分层工作面围岩力学特征 |
3.4 本章小结 |
4 下分层工作面顶板结构特征 |
4.1 上分层工作面开采对下分层岩层的破坏作用 |
4.1.1 上分层工作面开采后采场围岩结构 |
4.1.2 上分层底板岩层破坏力学模型 |
4.1.3 下分层工作面岩层破坏特征 |
4.2 下分层工作面“支架—围岩”关系及矿压规律 |
4.2.1 下分层采场围岩特征 |
4.2.2 工作面“支架-围岩”关系 |
4.2.3 工作面矿压规律分区 |
4.3 本章小结 |
5 工作面矿压显现现场观测 |
5.1 观测目的及内容 |
5.1.1 观测目的 |
5.1.2 监测方法及测点布置 |
5.2 下分层工作面支架支护阻力特征 |
5.2.1 支架工作阻力监测数据处理 |
5.2.2 支架支护阻力分区特征 |
5.3 下分层工作面矿压显现规律 |
5.3.1 下分层工作面来压特征 |
5.3.2 超前支承压力的观测分析 |
5.4 工作面顶板控制措施 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(2)煤矿智能化(初级阶段)研究与实践(论文提纲范文)
0引言 |
1我国煤矿综合机械化、自动化和智能化发展现状 |
1.1我国煤矿综合机械化发展历程 |
1.2液压支架电液控制系统发展历程 |
1.3高可靠性煤机装备发展历程 |
1.4薄煤层自动化、智能化开采实践 |
1.5中厚煤层智能化开采实践 |
1.6大采高和超大采高智能化开采实践 |
1.7特厚煤层智能化综采放顶煤开采实践 |
2煤矿智能化定义及发展原则、目标和任务 |
2.1煤矿智能化相关术语定义 |
2.2煤矿智能化发展原则与目标 |
2.2.1煤矿智能化发展原则 |
2.2.2煤矿智能化发展目标 |
2.3煤矿智能化发展的主要任务 |
3煤矿智能化基础理论研究 |
3.1煤矿智能化基础理论研究难点 |
3.2基于智能感知的数字煤矿智慧逻辑模型 |
3.3智慧逻辑模型框架下的开采系统智能化控制 |
3.4开采系统健康状态评价、寿命预测与维护决策 |
4智能化煤矿顶层设计与关键技术 |
4.1智能化煤矿总体架构 |
4.2煤矿智能系统组成 |
4.3智能系统关键技术与实现路径 |
4.4煤矿机器人 |
4.5技术短板与工程难题 |
5煤矿智能化开采模式与技术路径 |
5.1薄及中厚煤层智能化无人开采模式 |
5.2大采高工作面智能耦合人工协同高效开采模式 |
5.3综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤模式 |
5.4复杂条件机械化+智能化开采模式 |
6煤矿智能快速掘进关键技术与模式 |
6.1煤矿智能掘进装备关键技术与研发进展 |
6.2巷道快速支护技术研发现状 |
6.3锚钻装备与支护关键技术 |
6.4快速掘进装备总体配套技术与工艺研发进展 |
6.5智能化快速掘进技术 |
7煤矿智能化发展问题思考与政策建议 |
7.1条件多样性与区域不平衡相关问题的思考 |
7.2政策建议 |
8结语 |
(3)柳塔煤矿东部盘区Ⅱ-3特厚煤层综放开采技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国内相关研究 |
1.2.2 国外相关研究 |
1.3 研究方法与目的 |
1.4 研究思路与内容 |
2 东部盘区Ⅱ-3煤层特征分析 |
2.1 井田位置及交通 |
2.2 井田构造 |
2.3 可采煤层 |
2.4 煤质与用途 |
2.6 煤层顶底板工程地质特征 |
2.7 瓦斯、煤尘、煤的自燃及地温特征 |
2.7.1 瓦斯特征 |
2.7.2 煤尘特征 |
2.7.3 煤层自燃特征 |
2.7.4 地温特征 |
2.7.5 矿井涌水量 |
2.8 井田东部盘区概况 |
3 东部盘区Ⅱ-3 煤层合理采煤方法选择 |
3.1 分层综放开采法 |
3.2 综放开采法 |
3.3 大采高综放开采法 |
3.4 Ⅱ-3 煤层合理采煤方法选择 |
3.4.1 分层综放开采可行性分析 |
3.4.2 大采高综放开采可行性分析 |
3.4.3 综放开采可行性分析 |
4 东部盘区Ⅱ-3 煤层综放开采适应性分析 |
4.1 Ⅱ-3 煤层顶煤冒放性分析 |
4.2 东部盘区Ⅱ-3 煤层综放开采数值模拟分析 |
4.3 与类似条件矿井的类比分析 |
4.4 柳塔煤矿东部Ⅱ-3 煤层综放开采分析结论 |
5 首采2307 综放工作面参数确定 |
5.1 2307 工作面基本参数确定 |
5.1.1 2307 综采工作面推进长度 |
5.1.2 2307 综采工作面割煤与放煤高度 |
5.1.3 滚筒采煤机截深与放煤步距 |
5.1.4 2307 工作面日循环数 |
5.2 2307 工作面生产能力计算 |
5.3 综放工作面回采率分析 |
5.3.1 初采损失计算方法 |
5.3.2 末采损失计算方法 |
5.3.3 端头损失计算方法 |
5.3.4 工艺损失计算方法 |
5.4 综放与大采高工作面回收率分析 |
6 工作面设备选型 |
6.1 输送机机头布置方式 |
6.2 放顶煤液压支架选型 |
6.2.1 两柱与四柱式综放支架对比 |
6.2.2 工作阻力计算 |
6.2.3 支架的主要技术参数确定 |
6.3 采煤机选型 |
6.4 前部输送机和后部输送机选型 |
6.4.1 前部刮板输送机选型 |
6.4.2 后部刮板输送机选型 |
6.4.3 顺槽转载机选型 |
6.4.4 破碎机 |
6.5 顺槽胶带输送机选型 |
6.6 乳化液泵及喷雾泵站 |
6.7 首采综放工作面设备初步选型 |
6.8 大采高综采设备初步配套 |
6.9 工作面劳动组织方案 |
6.10 工作面经济技术指标 |
7 主要结论与建议 |
7.1 结论 |
7.2 建议 |
参考文献 |
致谢 |
(4)基于端面顶板稳定性的综放采场支架—围岩关系研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 引言 |
1.1 选题意义及背景 |
1.2 文献综述 |
1.2.1 采动影响下围岩应力分布及围岩破碎运移规律 |
1.2.2 放顶煤开采矿压规律及支架-围岩关系 |
1.2.3 长壁工作面端面冒顶及控制机理 |
1.2.4 综放液压支架适应性及配套合理性 |
1.3 主要研究内容及技术路线图 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 研究方法 |
1.3.3 技术路线图 |
2 端面顶板稳定性影响因素及工程背景 |
2.1 综放工作面端面顶板失稳情况 |
2.1.1 典型综放工作面端面顶板失稳统计分析 |
2.1.2 传统综放工作面端面顶板失稳情况 |
2.1.3 浅埋特厚综放面端面顶板失稳现场实测 |
2.1.4 综放工作面端面顶煤稳定性影响因素确定 |
2.2 综放端面顶板稳定性影响因素权重分析 |
2.2.1 权重分析方法概述 |
2.2.2 影响因素权重排序实现过程 |
2.3 综放端面顶板稳定性研究现场 |
2.3.1 综放开采技术在山西省的发展 |
2.3.2 潞安和晋城矿区研究综放开采的必要性 |
2.3.3 潞安和晋城矿区综放开采概况 |
2.4 本章小结 |
3 综放采场端面顶板影响下的支架-围岩关系 |
3.1 综放采场矿山压力显现特征 |
3.2 综放采场支架-煤壁支撑体系 |
3.2.1 基本顶岩块B稳定性力学分析 |
3.2.2 综放采场支架-煤壁支撑体系载荷边界 |
3.2.3 综放采场支架-围岩相互作用关系的工程尺度界定 |
3.3 综放采场端面顶板失稳特征及影响机理 |
3.3.1 端面顶板稳定性影响概述 |
3.3.2 端面顶板煤体破碎机理及失稳类型 |
3.3.3 受端面顶板影响的采场顶煤分区 |
3.4 综放采场液压支架支撑体系控顶机理 |
3.4.1 综放采场液压支架概述 |
3.4.2 放顶煤四柱支撑掩护式支架与两柱掩护式支架适应性讨论 |
3.4.3 放顶煤液压支架整体式顶梁与铰接顶梁适应性讨论 |
3.4.4 均布载荷条件下顶梁受力分析 |
3.5 本章小结 |
4 综放采场支架-围岩关系演化过程分析 |
4.1 概述 |
4.2 实验设计及参数确定 |
4.2.1 实验研究对象及相关要素确定 |
4.2.2 实验相似材料配比参数确定 |
4.3 模型液压支架设计及顶梁载荷监测系统 |
4.3.1 模型液压支架设计制造 |
4.3.2 模型液压支架顶梁载荷监测系统研发 |
4.4 基于数字图像处理技术的位移场分析系统 |
4.4.1 传统位移观测方法的不足 |
4.4.2 基于DIC的大尺度模型位移测量方法及设备 |
4.5 相似模拟围岩移动特征及顶梁载荷变化规律 |
4.5.1 开始前准备 |
4.5.2 正常回采阶段 |
4.5.3 顶板条件恶化阶段 |
4.5.4 高速推进阶段 |
4.5.5 端面顶板冒落 |
4.6 综放工作面顶板(煤)位移演化过程 |
4.6.1 端面顶板失稳过程位移演化特征 |
4.6.2 支架上方顶板(煤)位移演化规律 |
4.7 本章小结 |
5 综放采场支架-围岩关系参数分析 |
5.1 综放工作面支架-围岩关系计算模型 |
5.1.1 OptumG2模拟软件介绍 |
5.1.2 计算模型的建立和测线布置 |
5.2 综放采场支架-围岩关系影响因素数值分析 |
5.2.1 支架俯仰角对支架-围岩关系影响 |
5.2.2 支架初撑力对支架-围岩关系影响 |
5.2.3 端面距对支架围岩关系影响 |
5.2.4 支架梁端支护力对支架围岩关系影响 |
5.2.5 工作面机采高度支架围岩关系影响 |
5.3 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 论文创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(5)非充分采动采空区与煤岩体采动应力协同演化机理(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 引言 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 主要长壁开采方法国内外研究现状 |
1.2.2 采动覆岩运移规律国内外研究现状 |
1.2.3 倾斜煤层长壁开采研究现状 |
1.2.4 采动应力分布规律国内外研究现状 |
1.2.5 文献综述发现的问题 |
1.3 内容、方法与技术路线 |
1.3.1 研究内容与方法 |
1.3.2 研究路线 |
2 采空区与围岩(柱)体采动应力协同演化机理理论分析 |
2.1 工程背景 |
2.1.1 镇城底矿 |
2.1.2 唐山矿 |
2.2 工作面形态与采动应力分布的关系 |
2.3 采空区边缘顶板结构特征 |
2.4 采空区-老顶大结构-煤岩体机构体系协同作用原理 |
2.5 倾斜煤层采空区与覆岩协同作用机理 |
2.6 煤柱极限平衡区分析 |
2.6.1 常规放顶煤开采煤柱极限平衡区分析 |
2.6.2 错层位非常规煤柱稳定性 |
2.6.3 分层开采、大采高开采极限平衡区宽度 |
2.6.4 倾斜煤层极限平衡区分析 |
2.7 小结 |
3 采空区与煤岩体采动应力协同演化相似模拟研究 |
3.1 相似模拟试验原理 |
3.2 水平煤层采空区与围岩(柱)体采动应力协同演化机理相似模拟 |
3.2.1 相似模拟试验煤岩性质及模型制作 |
3.2.2 试验内容、过程、结果及分析 |
3.3 倾斜煤层采空区与围岩(柱)体采动应力协同演化机理相似模拟 |
3.3.1 相似模拟试验中煤、岩性质及模型制作 |
3.3.2 试验过程、结果及分析 |
3.4 小结 |
4 采空区与煤岩体采动应力协同演化数值模拟研究 |
4.1 本构模型选取及参数获取 |
4.2 水平煤层采空区与围岩(柱)体采动应力协同演化机理矿模拟 |
4.3 倾斜煤层采空区与围岩(柱)体采动应力协同演化机理唐山矿模拟 |
4.4 本章小结 |
5 现场应用与实测 |
5.1 镇城底矿错层位开采应用及实测 |
5.1.1 采面布置及采煤工艺 |
5.1.2 实测研究 |
5.2 唐山矿错层位开采应用及实测研究 |
5.2.1 工作面布置及采煤工艺 |
5.2.2 实测及分析 |
5.3 错层位采煤法适用条件 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 创新点 |
6.3 不足和展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
在学习期间发表的学术论文 |
在学习期间参加的科研项目 |
在学习期间获得的奖励情况 |
(6)大倾角厚煤层放顶煤综采工艺分析(论文提纲范文)
1 开采时上覆岩层的运动分析 |
2 综采设备的稳定性分析 |
2.1 液压支架稳定分析 |
2.2 采煤机稳定分析 |
2.3 刮板输送机稳定性分析 |
3 放顶煤分析 |
4 结论 |
(7)姚家山矿“三千矿井建设模式”的可行性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题的提出与研究意义 |
1.1.1 课题的研究背景及提出 |
1.1.2 课题的研究意义 |
1.2 国内外课题相关内容的研究现状及发展状况 |
1.2.1 深部矿井的概念及其主要特征 |
1.2.2 我国千万吨矿井建设现状 |
1.2.3 倾斜煤层分类及其综放开采技术的特点 |
1.2.4 厚煤层综放开采的研究现状及发展状况 |
1.3 论文研究的主要方法、内容及技术路线 |
1.3.1 论文研究的主要内容及方法 |
1.3.2 论文研究采用的技术路线 |
第二章 姚家山矿综放工作面设备选型研究 |
2.1 姚家山矿地质概况 |
2.1.1 姚家山矿地理位置及交通情况 |
2.1.2 井田主要含煤地层 |
2.1.3 煤层顶底板特征 |
2.1.4 煤层瓦斯涌出状况 |
2.2 工作面支架选型研究 |
2.2.1 综放工作面支架架型选择 |
2.2.2 支架工作阻力 |
2.2.3 支架其他参数的确定 |
2.3 工作面采煤机和刮板输送机配套研究 |
2.3.1 采煤机 |
2.3.2 工作面可弯曲刮板输送机 |
2.4 本章小结 |
第三章 姚家山矿综放支架稳定性及其对结构的要求研究 |
3.1 倾斜煤层大采高放顶煤工作面支架防倒研究 |
3.1.1 倾斜煤层综放工作面开采条件特性 |
3.1.2 倾斜煤层综放工作面液压支架在不同状态下的稳定性分析 |
3.1.3 双倾斜面液压支架力学分析模型 |
3.2 四连杆结构 |
3.3 平衡千斤顶 |
3.4 本章小结 |
第四章 姚家山矿综放支架的适应性模拟研究 |
4.1 模型的建立 |
4.2 工作面初次来压期间支架适应性研究 |
4.2.1 工作面推进中支架受力适应性研究 |
4.2.2 初次来压期间倾斜工作面支架适应性研究 |
4.2.3 长工作面基本顶破断形式研究 |
4.3 本章小结 |
第五章 姚家山矿提升、运输、通风设备选型及劳动定员研究 |
5.1 姚家山矿主井提升设备选型研究 |
5.1.1 主井提升箕斗规格的选择 |
5.1.2 矿井提升系统运动学计算 |
5.1.3 所选箕斗提升能力验算 |
5.1.4 单主立井提升可行性研究 |
5.1.5 主斜井方案提升能力研究 |
5.2 井筒断面设计 |
5.2.1 井筒净断面尺寸设计 |
5.2.2 通风校核 |
5.3 运输大巷运煤皮带选型研究 |
5.4 姚家山矿通风系统研究 |
5.4.1 矿井需风量计算及分配 |
5.4.2 姚家山矿井通风负压研究 |
5.5 劳动定员和劳动生产率 |
5.5.1 劳动定员 |
5.5.2 劳动生产率 |
5.6 本章小结 |
第六章 结论及展望 |
6.1 本文主要结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文及参与的科研项目 |
(8)急倾斜综放采场围岩控制技术及支架稳定性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外急倾斜煤层开采研究现状 |
1.2.2 国内急倾斜煤层开采方法研究现状 |
1.2.3 急倾斜煤层开采的围岩破坏和力学特征的研究现状 |
1.2.4 急倾斜煤层开采矿压显现特征的研究现状 |
1.2.5 急倾斜煤层开采支架等设备的稳定性的研究现状 |
1.2.6 研究现状综述 |
1.3 论文研究内容与方法 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 研究方法和技术路线 |
2 急倾斜综放采场顶板破坏及失稳机理 |
2.1 顶板破断及失稳的力学机理 |
2.1.1 顶板倾向非均布载荷力学分析 |
2.1.2 倾向覆岩垮落形态 |
2.2 急倾斜煤层倾斜砌体结构的失稳特征 |
2.2.1 滑落失稳分析 |
2.2.2 变形失稳分析 |
2.3 倾向覆岩运移规律 |
2.3.1 相似模拟实验设计 |
2.3.2 倾向覆岩垮落形态 |
2.3.3 倾向覆岩结构稳定性 |
2.3.4 倾向覆岩运移规律 |
2.3.5 直接顶和基本顶倾向破坏与运移规律 |
2.4 小结 |
3 急倾斜综放采场矿压显现规律和围岩控制技术 |
3.1 急倾斜煤层采场矿压显现规律 |
3.1.1 数值模型的建立及参数选取 |
3.1.2 急倾斜综放工作面超前支承压力分布规律 |
3.1.3 急倾斜采场覆岩移动规律 |
3.2 俯、仰斜布置的特点及适应性 |
3.3 底板稳定性分析及控制 |
3.3.1 底板稳定性影响因素 |
3.3.2 底板稳定性理论分析 |
3.3.3 底板滑移的数值分析 |
3.3.4 底板加固措施 |
3.4 端头放煤回风巷道加固技术 |
3.4.1 未放顶煤应力分布解析 |
3.4.2 上端头顶煤加固效果分析 |
3.4.3 顶煤加固方案 |
3.5 小结 |
4 急倾斜综放采场支架与围岩关系 |
4.1 倾向破断及运动特征 |
4.1.1 覆岩破断的双向分布特征 |
4.1.2 倾向支架与围岩关系差异 |
4.2 直接顶和基本顶的范围确定 |
4.2.1 直接顶范围确定 |
4.2.2 基本顶范围确定 |
4.2.3 沿倾向直接顶与基本顶的范围差异 |
4.3“三段式”支架与围岩关系模型 |
4.3.1 上部“支架-围岩”关系 |
4.3.2 中部“支架-围岩”关系 |
4.3.3 下部“支架-围岩”关系 |
4.4 上端头动载效应的控制措施 |
4.5 小结 |
5 急倾斜综放采场液压支架稳定性控制 |
5.1 支架的防倒稳定性分析 |
5.2 支架的防滑稳定性分析 |
5.3 支架扭转稳定性分析 |
5.4 支架适应性分析 |
5.4.1 支架基本参数 |
5.4.2 支架设计改进措施 |
5.5 小结 |
6 现场工程试验 |
6.1 试验工作面概况 |
6.1.1 主采煤层特点 |
6.1.2 煤层顶底板岩性 |
6.1.3 巷道布置 |
6.2 工作面设备及回采工艺 |
6.2.1 工作面主要设备 |
6.2.2 回采工艺 |
6.3 支架工作阻力检验 |
6.3.1 支架工作阻力计算 |
6.3.2 液压支架工作阻力分布特征 |
6.4 支架稳定性控制的技术措施 |
6.4.1 基本移架方法 |
6.4.2 防倒架技术措施 |
6.4.3 调架技术措施 |
6.4.4 支架控制效果 |
6.5 工作面其他安全生产保障技术措施 |
6.5.1 采煤机防滑措施 |
6.5.2 刮板输送机防滑 |
6.6 小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(9)双向大倾角煤层综放开采矿压显现规律研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题提出的背景 |
1.2 课题的研究意义 |
1.3 国内外大倾角煤层研究现状 |
1.3.1 国内外大倾角煤层开采技术研究情况 |
1.3.2 国内外大倾角煤层矿压显现规律研究 |
1.4 论文主要研究内容 |
1.5 论文研究方法及技术路线 |
第2章 覆岩结构分析 |
2.1 工作面地质条件概况 |
2.2 92716工作面上覆岩层结构分析 |
2.2.1 直接顶结构分析 |
2.2.2 老顶结构分析 |
2.3 覆岩“三带”分布特征及高度的确定 |
2.3.1 覆岩“三带”分布特征 |
2.3.2 垮落带高度确定 |
2.3.3 裂隙带高度确定 |
2.4 工作面直接顶冒落采空区充填形态 |
2.5 92716工作面覆岩关键层确定 |
2.5.1 煤层顶板、底板情况 |
2.5.2 作面位置及井上下关系 |
2.5.3 92716工作面地质构造分析 |
2.5.4 92716工作面覆岩关键层的确定 |
2.5.5 来压步距的确定 |
2.6 关键层来压步距分析 |
2.6.1 老顶初次来压步距 |
2.6.2 老顶周期来压步距 |
第3章 模拟92716工作面不同开采阶段围岩应力分布及围岩破坏规律 |
3.1 FLAC3D、ANSYS有限元分析软件简介 |
3.1.1 ANSYS有限元分析软件简介 |
3.1.2 FLAC3D有限元分析软件简介 |
3.2 数值建模 |
3.2.1 概述 |
3.2.2 边界条件及初始应力场 |
3.2.3 92716工作面的等高线划分及模型分点 |
3.2.4 ANSYS数值模型及网格划分 |
3.2.5 FLAC3D数值模型的导入 |
3.2.6 岩层属性及相关力学参数 |
3.2.7 模拟开采方案及计算步骤 |
3.2.8 总结 |
3.3 双向大倾角煤层综采工作面开采过程中覆岩活动演化规律 |
3.3.1 小结 |
3.4 92716工作面开采过程中覆岩破坏场演化过程 |
3.4.1 小结 |
3.5 大煤开采过程中工作面方向剖面围岩竖向应力场演化过程 |
3.5.1 92716工作面倾向剖面竖向应力场演化规律 |
3.5.2 92716工作面走向剖面竖向应力场演化规律 |
3.5.3 小结 |
第4章 双向大倾角煤层92716综放开采工作面矿压显现规律 |
4.1 矿山压力研究内容及测站设置 |
4.1.1 矿山压力观测内容及目的 |
4.1.2 测站设置 |
4.2 支架荷载的计算方法 |
4.2.1 岩石自重计算法 |
4.2.2 估算法 |
4.2.3 支撑法 |
4.2.4 小结 |
4.3 受力分析 |
4.3.1 分析的结果 |
4.4 工作面顶板来压分析 |
4.5 超前支承压力分析 |
第5章 双向大倾角煤层综采工作面矿压控制技术 |
5.1 大倾角煤层矿压控制原则 |
5.2 支架与围岩之间的相互作用 |
5.2.1 支架与围岩相互作用特点 |
5.2.2 支架与围岩相互作用体系 |
5.3 大倾角煤层巷道围岩控制 |
5.3.1 巷道地压控制的原理和方法 |
5.3.2 巷道地压控制的途径 |
5.4 巷道围岩控制技术 |
5.4.1 巷道围岩变形分析 |
5.4.2 采区巷道控制技术 |
5.5 采场顶板控制 |
5.5.1 采场矿压控制的原则 |
5.5.2 采场顶板控制技术 |
5.5.3 现场工业性试验效果分析 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
第7章 创新点 |
致谢 |
参考文献 |
个人简介 |
在学期间发表学术论文、参与科研项目 |
(10)大倾角煤层长壁开采围岩应力演化及结构稳定性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号注释表 |
1 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.1.1 选题背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国内外大倾角煤层开采方法的发展现状 |
1.2.2 国内外大倾角煤层开采围岩控制理论研究现状 |
1.2.3 国内外大倾角煤层开采研究特点 |
1.3 研究内容 |
1.4 研究方法和技术路线 |
1.4.1 研究方法 |
1.4.2 技术路线 |
2 大倾角煤层开采覆岩空间运移破坏规律 |
2.1 概述 |
2.1.1 研究方法确定 |
2.1.2 工程地质和开采条件 |
2.2 大倾角煤层开采覆岩运移垮落规律 |
2.2.1 沿工作面走向覆岩运移垮落规律 |
2.2.2 沿工作面倾向覆岩运移垮落规律 |
2.2.3 覆岩空间运移垮落规律 |
2.3 大倾角煤层开采覆岩垮落机理 |
2.3.1 覆岩走向运移垮落力学过程 |
2.3.2 覆岩倾向运移垮落力学过程 |
2.4 大倾角煤层开采覆岩垮落充填特征 |
2.4.1 工作面下部充填压实区 |
2.4.2 工作面上部部分充填区 |
2.5 本章小结 |
3 大倾角煤层开采覆岩应力场形成及演化特征 |
3.1 大倾角煤层开采覆岩应力迁移特征 |
3.1.1 数值计算模型建立 |
3.1.2 不同采高条件下采场应力形成及演化特征 |
3.1.3 不同倾角条件下采场应力形成及演化特征 |
3.1.4 采场应力场形成特征 |
3.2 采场围岩支承压力分布特征 |
3.2.1 采场前后方煤岩体支承压力 |
3.2.2 回采巷道两侧煤岩体支承压力 |
3.2.3 采场四周煤岩体支承压力分布类型及特征 |
3.3 围岩三维应力场形成特征 |
3.4 应力拱壳分析模型和形态方程 |
3.4.1 应力拱壳分析模型建立 |
3.4.2 应力拱壳形态方程 |
3.5 应力拱壳演化特征 |
3.6 本章小结 |
4 大倾角采场覆岩“关键域”岩体结构稳定性分析 |
4.1 应力拱壳作用下“关键域”转化特征 |
4.1.1 覆岩“应力-冒落”双拱特性 |
4.1.2“关键域”形成层位 |
4.1.3“关键域”岩体结构破断运移和平衡机制 |
4.2 大倾角煤层开采岩体结构稳定性分析 |
4.2.1 倾向“梯阶”结构形成特征 |
4.2.2 倾向“梯阶”结构力学模型 |
4.2.3 倾向“梯阶”结构稳定性分析 |
4.3 大倾角煤层开采“关键域”岩体结构失稳机制 |
4.3.1“关键域”岩体结构破坏准则 |
4.3.2“关键域”岩体结构失稳模式 |
4.4 大倾角煤层开采“关键域”岩体结构变异致灾机理 |
4.5 本章小结 |
5 大倾角煤层开采岩体结构稳定性控制工程实例 |
5.1 大倾角综放采场“关键域”岩体结构稳定性分析 |
5.1.1 工程背景 |
5.1.2 综放采场岩体结构失稳分析 |
5.1.3 岩体结构失稳的现场验证 |
5.2 大倾角综放采场岩体结构控制技术 |
5.2.1 大倾角综放采场围岩控制技术体系 |
5.2.2 顶煤放出量的区域控制 |
5.2.3 支护系统载荷分区域控制 |
5.2.4 工作面安全防护 |
5.3 大倾角综放采场围岩控制效果 |
5.4 本章小结 |
6 结论 |
6.1 主要结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
四、薛村矿大倾角煤层轻型液压支架放顶煤开采工艺(论文参考文献)
- [1]东峡煤矿大倾角特厚煤层分层综放下分层工作面矿压显现规律[D]. 任旭阳. 西安科技大学, 2020(01)
- [2]煤矿智能化(初级阶段)研究与实践[J]. 王国法,刘峰,孟祥军,范京道,吴群英,任怀伟,庞义辉,徐亚军,赵国瑞,张德生,曹现刚,杜毅博,张金虎,陈洪月,马英,张坤. 煤炭科学技术, 2019(08)
- [3]柳塔煤矿东部盘区Ⅱ-3特厚煤层综放开采技术研究[D]. 高士岗. 西安建筑科技大学, 2018(06)
- [4]基于端面顶板稳定性的综放采场支架—围岩关系研究[D]. 魏臻. 中国矿业大学(北京), 2018(01)
- [5]非充分采动采空区与煤岩体采动应力协同演化机理[D]. 王朋飞. 中国矿业大学(北京), 2017(02)
- [6]大倾角厚煤层放顶煤综采工艺分析[J]. 王宏. 山东煤炭科技, 2016(07)
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- [8]急倾斜综放采场围岩控制技术及支架稳定性研究[D]. 李小萌. 中国矿业大学(北京), 2016(02)
- [9]双向大倾角煤层综放开采矿压显现规律研究[D]. 李勤生. 河北工程大学, 2015(06)
- [10]大倾角煤层长壁开采围岩应力演化及结构稳定性研究[D]. 王红伟. 西安科技大学, 2014(08)