薄及中厚急傾斜煤層長壁綜采覆巖運動規(guī)律與控制機理研究.pdf

1、針對薄及中厚急傾斜煤層長壁綜采工作面角度大、設備穩(wěn)定性差、工作人員安全保障系數低問題,綜合采用現場調研、理論分析、相似模擬、數值模擬、現場實測等研究方法,對急傾斜煤層開采相似實驗平臺、覆巖運動規(guī)律及工作面圍巖、設備穩(wěn)定控制機理等進行了系統(tǒng)研究,主要研究結論如下:
　　(1)自主研制了以模型架、旋轉系統(tǒng)、承載系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和加載系統(tǒng)為主體結構的可旋轉急傾斜相似模擬實驗系統(tǒng)及可移動水壓伺服加載系統(tǒng),具有能夠智能控制模型旋轉參數的優(yōu)點,

2、克服了急傾斜煤層相似模型難以鋪設的技術難題,提高了實驗數據的可靠性,得出了不同旋轉傾角下不同層位煤巖層鋪設所需相似材料質量的計算方法,開發(fā)了相似模擬配比計算軟件,實現了模型架安全旋轉及精確跟蹤給定壓力、均布加載。
　　(2)理論分析、數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稱性受力和采空區(qū)非對稱性矸石充填與壓實特征,得到了直接頂“耳朵”形承載殼體與老頂破斷的傾斜“砌體梁”結構,研究了覆巖結構失穩(wěn)方式、覆巖受力變形與工作

3、面開采參數之間的相互影響關系、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算方法,結合急傾斜工作面礦壓顯現規(guī)律驗證了其正確性。
　　(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將發(fā)生整體滑落?；诩眱A斜煤層區(qū)段煤柱受力破壞特征,分析了區(qū)段煤柱留設尺寸與工作面開采參數的關系,確定了區(qū)

4、段煤柱合理尺寸留設方法,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動失穩(wěn)機制。
　　(4)構建了以固定下端頭支架組、錨固刮板輸送機機尾、分組間隔移架等技術措施為主,支架與刮板輸送機鉸接連接,以支架為著力點、刮板輸送機為連接件、機體相互依托的工作面“三機”動態(tài)穩(wěn)定控制技術體系,確定了急傾斜工作面仰偽斜布置參數,制定了急傾斜工作面煤壁片幫、巷道圍巖控制方法,研究了工作面機道、人行道擋矸方法,機道人