全垮落法短壁連采覆巖組合動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及控制研究.pdf

1、短壁工作面開(kāi)采是當(dāng)前我國(guó)高效回收復(fù)雜邊角煤塊段的主要采煤方法之一，傳統(tǒng)的房柱式短壁開(kāi)采方法以留煤柱支撐上覆頂板，存在著資源浪費(fèi)量大的嚴(yán)重問(wèn)題，因此研究不留煤柱的短壁連采技術(shù)對(duì)今后提高煤炭資源回收率、實(shí)現(xiàn)特殊條件下的邊角煤安全高效開(kāi)采具有重要的意義。
　　采用頂板全垮落法的短壁連采技術(shù)，需要對(duì)覆巖頂板的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)研究，分析頂板巖層結(jié)構(gòu)以及對(duì)工作面礦壓顯現(xiàn)有明顯影響的巖層運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括其極限運(yùn)動(dòng)步距以及極限懸頂面積。因此本文采用

2、理論分析、實(shí)驗(yàn)室相似材料物理模擬、計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方法對(duì)全垮落法短壁連采覆巖組合動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　(1)提出了以巖板理論進(jìn)行短壁采場(chǎng)關(guān)鍵層判斷的方法，將神東礦區(qū)短壁采場(chǎng)覆巖結(jié)構(gòu)劃分為單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)及多層關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)兩種類型，通過(guò)理論計(jì)算得到了不同覆巖結(jié)構(gòu)的短壁采場(chǎng)頂板極限懸頂步距和懸頂面積，并通過(guò)理論研究與相似材料模擬分析了短壁采場(chǎng)覆巖的運(yùn)動(dòng)特征與應(yīng)力場(chǎng)分布。
　　(2)提出“工藝極限回采

3、面積”和“應(yīng)力極限回采面積”兩個(gè)概念，對(duì)垮落的直接頂?shù)目刂剖菍?duì)工藝極限回采面積的控制，而對(duì)關(guān)鍵層的控制是對(duì)應(yīng)力極限回采面積的控制。理論分析提出了規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀關(guān)鍵層的懸頂步距以及極限回采面積計(jì)算式。
　　(3)設(shè)計(jì)了切塊后退式、切塊前進(jìn)式、支巷后退式三種短壁開(kāi)采方案，計(jì)算機(jī)模擬了不同開(kāi)采順序下覆巖組合的動(dòng)態(tài)運(yùn)移與圍巖應(yīng)力場(chǎng)演化規(guī)律，確定了塊段后退式回采為最優(yōu)的回采順序。
　　(4)提出了堅(jiān)硬頂板條件下全垮落法頂板控制的