薄及中厚急傾斜煤層長(zhǎng)壁綜采覆巖運(yùn)動(dòng)規(guī)律與控制機(jī)理研究.pdf

1、針對(duì)薄及中厚急傾斜煤層長(zhǎng)壁綜采工作面角度大、設(shè)備穩(wěn)定性差、工作人員安全保障系數(shù)低問題,綜合采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、理論分析、相似模擬、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等研究方法,對(duì)急傾斜煤層開采相似實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、覆巖運(yùn)動(dòng)規(guī)律及工作面圍巖、設(shè)備穩(wěn)定控制機(jī)理等進(jìn)行了系統(tǒng)研究,主要研究結(jié)論如下:
　　(1)自主研制了以模型架、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、承載系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和加載系統(tǒng)為主體結(jié)構(gòu)的可旋轉(zhuǎn)急傾斜相似模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及可移動(dòng)水壓伺服加載系統(tǒng),具有能夠智能控制模型旋轉(zhuǎn)參數(shù)的優(yōu)點(diǎn),

2、克服了急傾斜煤層相似模型難以鋪設(shè)的技術(shù)難題,提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性,得出了不同旋轉(zhuǎn)傾角下不同層位煤巖層鋪設(shè)所需相似材料質(zhì)量的計(jì)算方法,開發(fā)了相似模擬配比計(jì)算軟件,實(shí)現(xiàn)了模型架安全旋轉(zhuǎn)及精確跟蹤給定壓力、均布加載。
　　(2)理論分析、數(shù)值模擬和相似模擬共同揭示了急傾斜工作面煤巖體的非對(duì)稱性受力和采空區(qū)非對(duì)稱性矸石充填與壓實(shí)特征,得到了直接頂“耳朵”形承載殼體與老頂破斷的傾斜“砌體梁”結(jié)構(gòu),研究了覆巖結(jié)構(gòu)失穩(wěn)方式、覆巖受力變形與工作

3、面開采參數(shù)之間的相互影響關(guān)系、支架-圍巖承載特征,確定了急傾斜工作面支架工作阻力、采空區(qū)矸石充填帶寬度的計(jì)算方法,結(jié)合急傾斜工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律驗(yàn)證了其正確性。
　　(3)建立了急傾斜工作面區(qū)段煤柱受力模型,得到了區(qū)段煤柱的局部片落-整體滑落失穩(wěn)方式,即:煤柱下端的塑性破壞區(qū)先沿傾斜方向向下片落,直至煤柱尺寸不足以支撐上覆巖層時(shí)將發(fā)生整體滑落。基于急傾斜煤層區(qū)段煤柱受力破壞特征,分析了區(qū)段煤柱留設(shè)尺寸與工作面開采參數(shù)的關(guān)系,確定了區(qū)

4、段煤柱合理尺寸留設(shè)方法,揭示了區(qū)段煤柱失穩(wěn)、工作面煤壁片幫、回采巷道變形以及工作面上覆頂板大面積破斷的聯(lián)動(dòng)失穩(wěn)機(jī)制。
　　(4)構(gòu)建了以固定下端頭支架組、錨固刮板輸送機(jī)機(jī)尾、分組間隔移架等技術(shù)措施為主,支架與刮板輸送機(jī)鉸接連接,以支架為著力點(diǎn)、刮板輸送機(jī)為連接件、機(jī)體相互依托的工作面“三機(jī)”動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)體系,確定了急傾斜工作面仰偽斜布置參數(shù),制定了急傾斜工作面煤壁片幫、巷道圍巖控制方法,研究了工作面機(jī)道、人行道擋矸方法,機(jī)道人