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西安科技大学
硕士学位论文
太平矿急倾斜煤层回采巷道破坏机理与支护研究
姓名:董伯林
申请学位级别:硕士
专业:采矿工程
指导教师:黄庆享
20060418
┟蒸丝壬┟蕉敌论文题目:太平矿急倾斜煤层回采巷道破坏机理与支护研究业:采矿工程硕士生:董伯林指导教师:黄庆享摘要关键词:急倾斜;回采巷道;底帮下挫;断面优化;支护研究类型:应用研究专急倾斜煤层主要分布在我国西部地区,煤炭资源开发已成为西部地区区域经济发展的重要支柱,所以,研究急倾斜煤层回采巷道,具有重要的科学意义和经济价值。本文依托导师黄庆享教授承担的四川省攀枝花煤业集团重点项目“太平矿急倾斜松软围岩煤巷锚网支护研究”,采用实验室相似模拟试验、计算机数值模拟、理论分析等方法,对急倾斜煤层回采巷道的破坏机理和支护设计进行了系统研究。首先通过现场地质资料分析和巷道变形的实测,得出了攀枝花太平煤矿急倾斜煤层开采回采巷道的基本变形与破坏形态。然后通过物理相似模拟实验,再现了急倾斜煤层开采的顶板围岩垮落过程,研究了开采后大范围围岩运动对巷道稳定性的影响,首次发现了巷道围岩沿层面的“底帮下挫”式非对称破坏形象。通过数值模拟与物理模拟的耦合分析,结合巷道围岩应力场的分布和塑性区的变化分析,揭示了巷道围岩的破坏主要是沿层面方向的采动集中应力引起的,其规律是在巷道帮角处先产生应力集中,然后从塑性区向外扩展,巷道变形和破坏的塑性区主要呈对角式分布,巷道围岩拉破坏区沿垂直层理的巷道对角发展。通过进行破裂跟踪分析,再现并证实了“底帮下挫”的破坏过程。通过理论分析,得出急倾斜煤层采动底板沿层面的下滑分力是导致巷道底帮变形严重的主要原因,初步揭示了巷道围岩的“底帮下挫”式破坏运动机理。掘此,通过对比分析进行了巷道断面优化设计,得出了“直墙三角拱”的优化断面。最后,运用工程类比法,按照围岩松动图理论进行了锚杆支护设计,确定了相关的参数,并在太平矿得到了较好的应用。本文的研究可为类似矿区提供有益借鉴。’
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指导教师签名:苏者/要料技太肇学位论文作者签名:歹量确认学位论文独创性说明学位论文作者签名:耋饧硎矫日期:,捌菇‘学位论文知识产权声明书本人郑重声明:所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及其取得研究成果。尽我所知,除了文中加以标注和致谢的地方外,论文中不包含或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解学校有关保护知识产权的规定,即:研究生在校攻读学位期间等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证,毕业后结合学位论文研究课扣刃年,月日其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得西安科技大学论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。保密论文待解密后适用本声明。
髀选题的背景、意义及问题的提出度的%以上,大倾角及急倾斜煤层矿井的回采巷道比例更大【俊采强度的不断增大,特别是近年来快速发展的高产高效技术,已经使大部分矿区浅部开我国是一个产煤大国,资源丰富,煤炭在我国国民经济发展中占有重要地位,占一次消耗能源构成的%以上,不仅是主要能源,同时又是主要化工原料。据预测,到世纪中叶以前,煤炭仍是我国的主要能源之一⋯,煤炭作为我国的主要能源,在国民经济建设中具有重要的战略地位,在我国煤矿井巷中,回采巷道的长度占矿井巷道总长我国西部赋存有大量陨系拇笄憬敲翰恪K淙淮笄憬腔蚣鼻阈泵翰阍谌ü徽%~%的储量,但西部矿区%以上的矿井开采有大倾角煤层,如主要产煤省:四川、重庆、云南、贵州、新疆、甘肃、宁夏等,大倾角鼻阈煤层是许多矿区或矿井的主采煤层。随着世纪我国矿产资源开采重点西移,煤炭资源开发已成为西部地区区域经济发展的重要支柱,显然,对大倾角及急倾斜煤层开采的研究将是西部煤炭开采的重大课题。多年的开采己经使在东部矿区赋存条件“优越”的煤层储量越来越少,随着煤矿开采条件好的储量在较短的服务年限内接近枯竭,促使大倾角及急倾斜煤层的开采问题迅速进入人们的视野,并引起高度重视,所以要保持这些矿区高产高效和可持续发展就必须解决大倾角及急倾斜煤层的开采问题急倾斜煤层中的巷道,由于煤层赋存的特点,巷道的变形和破坏具有非对称性,且开巷时项煤就可能基本松动,自稳能力下降,一般采用非对称式金属棚式支架,支架提供的初撑力小,不能有效地与巷道紧密接触。同时,由于急倾斜煤层的形成过程经历了较大的地质运动,巷