基于不同采放比浅埋厚煤层综放面动载冲击效应研究

作     者：罗明 

作者单位：河南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：南华

授予年度：2022年

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

主      题：浅埋厚煤层 采放比 综放面 采动动载 破断位态 动载冲击 

摘      要：浅埋厚煤层开采过程中,覆岩顶板受到扰动后将发生瞬间破断失稳,致使工作面前方煤岩体处于动静载叠加响应状态并易诱发动力灾害。随煤矿开采技术和设备研发的不断发展,对放顶煤开采工艺提出更高要求,尤其对埋深浅、基岩薄及松散载荷厚等浅埋煤层地质条件。本文以浅埋厚煤层覆岩顶板和工作面前方煤壁稳定为研究对象,采用了相似模拟、数值计算、现场监测及理论计算验证等研究方法,深入研究了浅埋厚煤层采动顶板空间结构演化特征及不同采放比下覆岩破断位态影响,浅埋厚煤层上覆岩层失稳机理、动载效应及不同采放比所对应不同破断位态动载效应特征,最终揭示了不同采放比综放面动载冲击响应规律。(1)分析得到了浅埋煤厚煤层覆岩顶板初次来压步距及覆岩演化过程,揭示了不同采放比下超前支承应力峰值特征以及峰值与煤壁距离的规律。确定了超前支承压力与顶板破断位置内在关联性。(2)引用顶板破断失稳动载冲击理论,确定了影响浅埋厚煤层顶板破断失稳时动载冲击应力幅值差异的主要因素,分析了主要因素与动载冲击应力幅值间非线性关系。得到了动载冲击应力幅值的大小与顶板破断位置及煤层厚度的相关性,构建了动载冲击应力幅值与不同采放比间内在关联性。(3)基于煤岩体在动载冲击作用下其全应力-应变响应特征,分析了不同动载应力对煤岩体响应特征。得到了不同采放比所对应不同破断位态时的动载冲击应力时程曲线以及其应力时程曲线间的差异性特征和相关性,明确了不同采放比其所对应的动载冲击应力幅值存在显著相关性。(4)分析了小采放比顶板破断对综放面动载冲击传播特征及响应全过程,并基于“扰动强度理念,揭示了不同采放比综放工作面扰动强度特征,表明了不同采放比对覆岩破断位态的影响,将致使综放面动载冲击响应伴随同步差异性。图48幅,表9个,参考文献121篇。