赵庄矿松软煤层大采高工作面矿压规律及围岩控制研究

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经众多采矿专家学者的不懈努力,大采高围岩控制理论得到了迅速的发展,大采高采煤法已成为了煤矿开采的主要方法之一。然而,目前的大采高理论研究和技术实践的对象往往是煤层较硬、围岩状况较好的工作面。如,我国的神东、徐州、大同等矿区,煤层较硬,顶板稳定,采用两柱掩护式支架,在大采高理论指导下均获得了较好的应用。但是,对于松软煤层大采高工作面围岩控制理论与技术研究尚不充分。现场实践发现,赵庄矿地质构造复杂,煤层松软、节理发育,工作面顶底板变形严重,采场支架-围岩系统稳定性差。这些不利因素给井下工作人员的安全带来了一系列的消极影响。因此,系统的研究松软煤层大采高围岩控制技术不仅能够指导相近条件下的煤炭开采,还能丰富大采高围岩控制理论,具有重要的工程实践意义和理论意义。论文以赵庄矿1306松软煤层大采高工作面为研究对象,采用现场实测、数值模拟分析、理论分析等方法,对工作面顶板结构及运移规律、工作面矿山压力显现规律、巷道稳定性、巷道煤柱留设方面做了初步研究。该研究成果部分进行了实践应用,实现了1306松软煤层大采高工作面的安全回采。主要研究成果如下:(1)以“砌体梁”理论为基础,揭示了1306松软煤层大采高工作面采场上覆岩层结构及运移规律,并对工作面顶板进行分类。以数值模拟方法对顶板岩层破坏进行分析,验证了“砌体梁”理论分析和计算的正确性。(2)以现场实测的方法,揭示了1306松软煤层大采高工作面矿山压力显现规律,并对采场液压支架的适应性做了研究。(3)以现场实测、理论分析和数值模拟相结合的方法对1306松软煤层大采高工作面回采巷道稳定性进行了研究,掌握了该工作面回采巷道破坏机理和影响因素。对现有支护方案进行了评价,并给出了支护优化方案。(4)以理论研究、现场实测和数值模拟为手段,对回采巷道煤柱留设做了研究,并给出了1306工作面回采巷道最佳煤柱留设尺寸。本论文对松软煤层大采高工作面矿压显现规律和围岩控制进行了初步研究,揭示了松软煤层大采高工作间的矿压规律,一定程度解决了工作面的围岩控制问题,对类似煤层的开采有着积极的借鉴意义。
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