【硕士】厚土层浅埋煤层综采覆岩破坏支架阻力

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内容简介

　　浅埋煤层近二十年开采实践和理论研究表明，地表厚松散层浅埋煤层开采表现强烈矿山压力显现，需要特大阻力液压支架平衡上覆岩层和松散层载荷，才能防止大的切顶灾变发生，而对厚粘土覆盖浅埋煤层这种特殊条件下开采矿山压力显现规律研究较少。本文采用室内相似模拟实验、理论分析和数值模拟等方法，对厚粘土层覆盖浅埋煤层综合机械化开采覆岩破坏规律及合理支架阻力进行了深入研究。　　从厚粘土层的工程地质特性研究入手，结合南梁矿201 15综采首采面的地质条件，进行了两架大型相似模拟实验，并首次采用自主开发的模拟实验恒阻支架仿真控制系统，有效地模拟了工作面支架不同支护阻力下的“支架一围岩”相互关系，通过对支护阻力、覆岩破断规律、三趾马亚粘土层对老顶的影响等分析，从而揭示了覆盖层厚粘土层是工作面未造成覆岩沿煤壁整体垮落的关键影响层。同时，理论分析了地表厚松散层浅埋煤层顶板不存在砌体梁结构，因而不能应用砌体梁理论计算支架载荷。通过研究破断岩柱中关键岩块的平衡条件，建立了关键岩块结构力学模型，得到了厚粘土层覆盖浅埋煤层综采面支架合理支护阻力的理论计算公式。　　应用RFPA。20程序对南梁矿20115面开采进行了数值模拟分析，表明开采厚土层覆盖浅埋煤层在开采过程中，随着工作面推进，由于粘土层的粘聚力，上位岩层离层不断发育到土层后，断裂裂隙才很快贯通到地表。工作面所表现的矿山压力显现并不像陕北矿区厚风积沙层下开采剧烈，在一定的推进距离内，覆岩不会出现自煤壁向地表的全厚切落，从而验证了模拟实验的结果。　　

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