“三软”煤层大采高综采面煤壁片帮机理及控制研究

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本文以淮南矿业集团潘一矿2141(3)工作面为主要研究背景,综合运用理论分析、数值模拟分析等手段对“三软”煤层长壁大采高综采开采条件下工作面煤壁片帮的机理和控制措施等特征进行了研究分析。   首先,采用岩石塑性力学中的D-P-Y准则并结合极限平衡理论对煤壁前方煤体的塑性区宽度及其应力分布特征进行了分析,成功推导出了煤壁前方煤体塑性区宽度和支承压力的计算表达式;得出煤壁塑性区宽度大小和工作面采高、开采深度、应力集中系数、支承压力、煤体的内摩擦角粘聚力、煤层与顶底板接触界面的内摩擦角粘聚力、水平支护力等因素有关。   其次,建立了三软煤层大采高综采工作面煤壁片帮的力学模型和尖点突变模型,并分别将发生片帮时的煤壁分别看作下端固定、上端受集中载荷作用的悬臂梁模型和下端固定、上端自由的等直细长中心受压压杆模型,然后分析了煤壁片帮的受力情况和发动机理,进一步分析又得到了煤壁的最大挠度和最大转角,以及发生煤壁片帮的充、要条件,最后对煤壁片帮机理和过程进行了描述。   再次,针对三软煤层大采高工作面煤壁片帮现象,选取了的6个影响显著的因素:工作面的采高、开采深度、支架支护强度、推进速度、护帮板水平支护力、煤体硬度;采用FLAC3D数值模拟软件,分别对它们对煤壁片帮的影响程度进行了分析,并探索了各个影响因素下煤壁片帮的规律。   最后,根据潘一矿2141(3)工作面的实际的煤壁片帮情况,结合前面几章的研究,总结出了几个突出的影响因素,并提出了治理措施。
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