花山矿大倾角大采高工作面矿压显现规律研究

作     者：曲秋扬 

作者单位：煤炭科学研究总院 

学位级别：硕士

导师姓名：毛德兵

授予年度：2014年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：大倾角大采高 矿压显现规律 相似模拟 数值计算 

摘      要：本文以花山矿4238大倾角大采高综采工作面开采为工程背景,采用力学分析、相似模拟、数值计算和现场实测等综合研究方法,对大倾角大采高工作面的矿压显现规律进行了研究,主要得到以下结论： (1)通过分析上覆岩层结构,并利用关键层理论,确定花山矿C8岩层为主关键层,其破断步距为43.14m,该值和实测工作面中部初次来压步距45.8m接近,初步验证了大倾角大采高综采工作面矿压显现受关键层控制;利用相似模拟实验结果,通过力学推导,得到花山矿4238工作面倾向支架工作阻力的分布特征为Nmax=G+ξEL2bβ/2H;(2)通过实测得到了4238大倾角大采高工作面来压步距、来压强度、超前支承压力、煤壁片帮等矿压显现规律,分析了支架的适应性,并对相似模拟和数值分析的有关结论进行了验证;(3)通过三维数值计算,得到倾角一定,采高变化对煤壁水平位移的变化影响剧烈,两者呈非线性正相关;采高一定,倾角变化对顶板下沉量的影响明显,两者呈线性负相关;当倾角和采高同时增大时,倾角为顶板下沉的主要影响因素,采高为煤壁片帮的主要影响因素;(4)对不同采高(h)、倾角(α)和支护强度(q)条件下顶板下沉量进行分析,得到了不同倾角和采高条件下合理的支护强度,并提出了一般大倾角大采高工作面支护强度确定公式q=-0.57α+0.1h+0.8。