顾北矿复杂采场矿压显现特征及围岩控制技术研究
|
摘要
针对淮浙煤电公司顾北矿1242(3)工作面受到多个工作面采动影响这一复杂开采条件,本文在现场实测、理论分析的基础上,借助计算机数值模拟等手段,深入系统的研究了该工作面矿压显现特征、采场围岩破坏机理及其控制技术。首先通过现场观察和对工作面支架实测工作阻力及其分布区间进行分析,得出了工作面来压步距和超前支承压力分布范围等矿压显现规律、支架-围岩关系及支架适应性。接着运用计算机数值模拟分别研究了1242(3)工作面在单独开采和受多工作面采动影响下开采这两种条件下,工作面垂直位移、塑性区范围及高度情况,并加以比较,结果发现这三个量后者均比前者明显增大。这也是工作面围岩极其破碎,开采过程中片帮冒顶严重的原因所在。再者通过建立多个力学模型,并对其进行受力分析、建立力学方程,利用力学方程分别研究了支架在周期来压期间所受的力及其影响因素、工作面冒顶机理、超前支承压力的影响范围及其影响因素及工作面煤壁片帮深度的确定。最后综合上述研究结果,得出了1242(3)工作面复杂采场围岩破坏机理及其影响因素,并提出了相应的控制技术措施,为工作面安全生产提供了理论依据和技术指导,并为该矿区同类煤层开采积累了经验。图78表14参55
1242(3) face being influenced by many mining faces during coal mining operation was analyzed in Gubei Coal Mine Of Huaizhe Coal & Electric Co. Ltd.The association method of actual measurement, theoretical analysis and numerical simulation was used to analyse and research ground behaviour face, surrouding rock destruction reasons and controling techniques. The thesis firstly reviewed and analyzed distribution area of face support resistance,was analyzed step distance of working face pressure,abutment pressure distribution of roadway, the relation between supports and surrounding strata and adaptability of support. Secondly using numerical simulation, analysis was made on under the conditions of both the sole mining and many mining faces, comparing with The working face of vertical displacement,displacement and height. The results showed of the three quantities the latter is better than the former remarkably. In mining process being caused surrounding rock fragmentation, wall caving and roof fall. In addition,based on using multiple mechanical model researched on characteristic of support load during the periodic pressure of working face, roof fall mechanism, the influence circle of abutment pressure affecting factors, estimates the reasonable depth of the working coal face wall caving. In conclusion, It is conclude that surrounding strata destruction mechnism as well as their influence factors were ana-lyzed in 1242 (3) face and proposed on some the corresponding modification measures, can offer scientific evidence and technique guide fort he Mine safety, and also for simila rcoal seam accumulated some actual experiences. Figure 78 table 14 references 55
1242(3) face being influenced by many mining faces during coal mining operation was analyzed in Gubei Coal Mine Of Huaizhe Coal & Electric Co. Ltd.The association method of actual measurement, theoretical analysis and numerical simulation was used to analyse and research ground behaviour face, surrouding rock destruction reasons and controling techniques. The thesis firstly reviewed and analyzed distribution area of face support resistance,was analyzed step distance of working face pressure,abutment pressure distribution of roadway, the relation between supports and surrounding strata and adaptability of support. Secondly using numerical simulation, analysis was made on under the conditions of both the sole mining and many mining faces, comparing with The working face of vertical displacement,displacement and height. The results showed of the three quantities the latter is better than the former remarkably. In mining process being caused surrounding rock fragmentation, wall caving and roof fall. In addition,based on using multiple mechanical model researched on characteristic of support load during the periodic pressure of working face, roof fall mechanism, the influence circle of abutment pressure affecting factors, estimates the reasonable depth of the working coal face wall caving. In conclusion, It is conclude that surrounding strata destruction mechnism as well as their influence factors were ana-lyzed in 1242 (3) face and proposed on some the corresponding modification measures, can offer scientific evidence and technique guide fort he Mine safety, and also for simila rcoal seam accumulated some actual experiences. Figure 78 table 14 references 55
引文
[1]石平五,钱鸣高.采场矿山压力理论研究的评述[J].西安矿业学院学报,1984：48-59
[2]宋占国等.煤矿采场矿压的一般规律理论研究[J].煤炭技术,2009,12：160-163
[3]宋朝阳.寺河矿大采高采场矿压规律研究[J].矿山压力与顶板管理,2005,22(4)：102-105
[4]王贵虎等.大采高倾斜长壁综采面矿压显现规律[J].矿业安全与环保,2005,32(3)：56-58
[5]何廷峻.风氧化带工作面矿压显现规律[J].矿山压力与顶板管理,2002,4：54-55
[6]杜锋等.风氧化带内倾斜长壁综采面矿压显现与控制[J].煤炭科学技术,2008,5：10-13
[7]陈孟伯等.柴里煤矿309孤岛(煤柱)工作面采场矿压显现特点及予测予报效果[J].山东科技大学学报(自然科学版),1984,1：60--63
[8]邢十军等.超长“孤岛”综放面矿压显现特征研究[J].山东煤炭科技,2007,3：71-72
[9]赵国栋等.孤岛煤柱综放面矿压显现特征浅析[J].西安科技学院学报,2006,12：25-27
[10]陈卫君.综采工作面冒顶机理分析[J].陕西煤炭,2010,2：54-56
[11]温运峰等.对厚煤层综采面煤壁片帮冒顶严重的原因分析[J].河北建筑科技学院学报,2004,21(2)：69-71
[12]李建国等.河滩沟煤矿综放面煤壁片帮机理及其控制[J].煤炭科学技术,2003,31(12)：73-75
[13]袁前进.综放面煤壁片帮的理论分析和防治煤炭科技[J].煤炭科技,2009,2：44-47
[14]王家臣.极软厚煤层煤壁片帮与防治机理[J].煤炭学报,2007,32(8)：785-788
[15]闰国雄等.西硬煤层大采高工作面煤壁片帮机理及防治研究[J].能源技术与管理,2009,3：13-15
[16]史全忠等.关于综采工作面破碎顶板控制的研究[J].采矿技术,2008,3：22-23
[17]罗文等.采用罗克休灌注工艺处理综采工作面大面积冒顶[J].陕西煤炭,2008,5：81-82
[18]李泓泉等.大倾角工作面高冒区注浆加固技术应用[J].河北煤炭,2009,3：13-14
[19]冯增强等.范爱文大倾角综放工作面顶煤和煤帮化学加固控制技术[J].山东煤炭科技,2008,4：55-56
[20]宋银珠等.中兴煤矿马丽散注浆材料加固破碎顶板[J].煤炭科学技术2007,7：48-50
[21]王刚等.马丽散加固技术在工作面结采时的应用[J].煤,2007,2：57-58
[22]刘毅等.朝阳煤矿矿压观测与分析[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2010,29(2)：190-192
[23]张盛等.天安集团十一矿综放面支架适应性分析[J].矿山压力与顶板管理,2003,1：84-86
[24]郝宪杰等.综采支架工作阻力确定方法综述[J].神华科技,2009,4：12-16
[25]曹建波.支架工作阻力与覆岩作用机理研究[J].矿山压力与顶板管理,2004,1：57-59
[26]曹胜根,钱鸣高,缪协兴等.采场支架-围岩关系新研究[J].煤炭学报,1998,6：575-579
[27]钱鸣高,缪协兴等.采场支架与围岩耦合作用机理研究[J].煤炭学报,1996,1：40-44
[28]杨群林等.浅析支架阻力与围岩活动的相互作用关系[J].山东煤炭科技,2002,5：40-42
[29]缪协兴,钱鸣高.采场围岩整体结构与砌体梁力学模型[J].矿山压力与顶板管理,1995,3(4)：3-12
[30]缪协兴,钱鸣高,何富连.采场“砌体梁”结构的关键块分析[J].煤炭学报,1994,6：557-562
[31]缪协兴,钱鸣高.综放采场围岩一支架整体力学模型及分析[J].煤,1998,6：1-5
[32]卢国志,汤建泉,宋振骐.传递岩梁周期裂断步距与周期来压步距差异分析[J].岩土工程学报,2010,4：538-541
[33]刘波,韩彦辉.FLAC原理、实例与应用指南[M].北京：人民交通出版社,2005
[34]FLAC3D (Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions), Version 2.0, User manual, USA:ltasca Consulting Group, Inc.1997.
[35]龚纪文,席先武.应力与变形的数值模型方法—数值模拟软件FLAC介绍[J].华东地质学院学报,2002,25(3)：220-227
[36]高明中,余忠林.煤矿开采沉陷预测的数值模拟[J].安徽理工大学学报(自然科学版),2003,23(1)：11-16
[37]刘红元,唐春安,芮勇勤.多煤层开采时岩层垮落过程的数值模拟[J].岩石力学与工程学报,2001,20(2)：190-196
[38]曲华,张殿振.深井难采煤层上行开采的数值模拟[J].矿山压力与顶板管理,2003(4)：56-58
[39]钱鸣高,石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社,2003
[40]宋振骐.实用矿山压力与控制[M].徐州：中国矿业大学出版社,1988
[41]宋杨,宋振骐.采场支撑压力显现规律与上覆岩层运动的关系[J].煤炭学报,1991,9(1)47-56
[42]许家林,钱鸣高,马文顶等.岩层移动模拟研究中加载问题的探讨[J].中国矿业大学学报(自然科学版),2001,30(3)：252-255
[43]陈兆炎等.覆岩移动规律的数值模拟方法及成果[J].矿业科学技术,1993,2：9-14
[44]夏红春,程远平.覆岩移动特性的数值模拟及其在煤矿安全中的应用[J].两安科技大学学报,2005,25(4)：420-424
[45]黄庆享,高召宁.巷道冲击地压的损伤断裂力学模型[J].煤炭学报,2001,4：156-159
[46]尹希文,闫少宏,安宇.大采高综采面煤壁片帮特征分析与应用[J].采矿与安全工程学 报,2008,6：222-225
[47]闫少宏.大采高综放开采煤壁片帮冒顶机理与控制途径研究[J].煤矿开采,2008,8：5-8
[48]宁宇.大采高综采煤壁片帮冒顶机理与控制技术[J].煤炭学报,2009,1：50-52
[49]孙国钧、赵社戌.材料力学[M].上海：上海大学出版社,2006.242-246
[50]陈炎光,钱鸣高.中国煤矿采场围岩控制[M].徐州：中国矿业大学出版社,1995
[51]许少东.汝箕沟矿综放试采面围岩运动信息监测及分析,(硕士论文)[D].西安科技大学,2004,5
[52]Nevolin, N. V. Shilkov, B. P. Potepko, VM. Sudden Rock Failures in mining Coal Seams of the Kizel Basin. Journal of mining Science,2003,39(1),2-26
[53]Kwasniewski MA. Laws of brittle failure and of B—D transition in sanstone[J]. In:Maury and Fourmaintraux eds. Rock at Great Depth,1989. Rotterdam:A. A. Balkema.45-48
[54]司荣军等.采场围岩控制理论与实践综述及展望[M].矿业工程,2006,4：26-27
[55]C·H·科米萨罗夫.采场周围岩体控制[M].北京：煤炭工业出版社,1984
[2]宋占国等.煤矿采场矿压的一般规律理论研究[J].煤炭技术,2009,12：160-163
[3]宋朝阳.寺河矿大采高采场矿压规律研究[J].矿山压力与顶板管理,2005,22(4)：102-105
[4]王贵虎等.大采高倾斜长壁综采面矿压显现规律[J].矿业安全与环保,2005,32(3)：56-58
[5]何廷峻.风氧化带工作面矿压显现规律[J].矿山压力与顶板管理,2002,4：54-55
[6]杜锋等.风氧化带内倾斜长壁综采面矿压显现与控制[J].煤炭科学技术,2008,5：10-13
[7]陈孟伯等.柴里煤矿309孤岛(煤柱)工作面采场矿压显现特点及予测予报效果[J].山东科技大学学报(自然科学版),1984,1：60--63
[8]邢十军等.超长“孤岛”综放面矿压显现特征研究[J].山东煤炭科技,2007,3：71-72
[9]赵国栋等.孤岛煤柱综放面矿压显现特征浅析[J].西安科技学院学报,2006,12：25-27
[10]陈卫君.综采工作面冒顶机理分析[J].陕西煤炭,2010,2：54-56
[11]温运峰等.对厚煤层综采面煤壁片帮冒顶严重的原因分析[J].河北建筑科技学院学报,2004,21(2)：69-71
[12]李建国等.河滩沟煤矿综放面煤壁片帮机理及其控制[J].煤炭科学技术,2003,31(12)：73-75
[13]袁前进.综放面煤壁片帮的理论分析和防治煤炭科技[J].煤炭科技,2009,2：44-47
[14]王家臣.极软厚煤层煤壁片帮与防治机理[J].煤炭学报,2007,32(8)：785-788
[15]闰国雄等.西硬煤层大采高工作面煤壁片帮机理及防治研究[J].能源技术与管理,2009,3：13-15
[16]史全忠等.关于综采工作面破碎顶板控制的研究[J].采矿技术,2008,3：22-23
[17]罗文等.采用罗克休灌注工艺处理综采工作面大面积冒顶[J].陕西煤炭,2008,5：81-82
[18]李泓泉等.大倾角工作面高冒区注浆加固技术应用[J].河北煤炭,2009,3：13-14
[19]冯增强等.范爱文大倾角综放工作面顶煤和煤帮化学加固控制技术[J].山东煤炭科技,2008,4：55-56
[20]宋银珠等.中兴煤矿马丽散注浆材料加固破碎顶板[J].煤炭科学技术2007,7：48-50
[21]王刚等.马丽散加固技术在工作面结采时的应用[J].煤,2007,2：57-58
[22]刘毅等.朝阳煤矿矿压观测与分析[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2010,29(2)：190-192
[23]张盛等.天安集团十一矿综放面支架适应性分析[J].矿山压力与顶板管理,2003,1：84-86
[24]郝宪杰等.综采支架工作阻力确定方法综述[J].神华科技,2009,4：12-16
[25]曹建波.支架工作阻力与覆岩作用机理研究[J].矿山压力与顶板管理,2004,1：57-59
[26]曹胜根,钱鸣高,缪协兴等.采场支架-围岩关系新研究[J].煤炭学报,1998,6：575-579
[27]钱鸣高,缪协兴等.采场支架与围岩耦合作用机理研究[J].煤炭学报,1996,1：40-44
[28]杨群林等.浅析支架阻力与围岩活动的相互作用关系[J].山东煤炭科技,2002,5：40-42
[29]缪协兴,钱鸣高.采场围岩整体结构与砌体梁力学模型[J].矿山压力与顶板管理,1995,3(4)：3-12
[30]缪协兴,钱鸣高,何富连.采场“砌体梁”结构的关键块分析[J].煤炭学报,1994,6：557-562
[31]缪协兴,钱鸣高.综放采场围岩一支架整体力学模型及分析[J].煤,1998,6：1-5
[32]卢国志,汤建泉,宋振骐.传递岩梁周期裂断步距与周期来压步距差异分析[J].岩土工程学报,2010,4：538-541
[33]刘波,韩彦辉.FLAC原理、实例与应用指南[M].北京：人民交通出版社,2005
[34]FLAC3D (Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions), Version 2.0, User manual, USA:ltasca Consulting Group, Inc.1997.
[35]龚纪文,席先武.应力与变形的数值模型方法—数值模拟软件FLAC介绍[J].华东地质学院学报,2002,25(3)：220-227
[36]高明中,余忠林.煤矿开采沉陷预测的数值模拟[J].安徽理工大学学报(自然科学版),2003,23(1)：11-16
[37]刘红元,唐春安,芮勇勤.多煤层开采时岩层垮落过程的数值模拟[J].岩石力学与工程学报,2001,20(2)：190-196
[38]曲华,张殿振.深井难采煤层上行开采的数值模拟[J].矿山压力与顶板管理,2003(4)：56-58
[39]钱鸣高,石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社,2003
[40]宋振骐.实用矿山压力与控制[M].徐州：中国矿业大学出版社,1988
[41]宋杨,宋振骐.采场支撑压力显现规律与上覆岩层运动的关系[J].煤炭学报,1991,9(1)47-56
[42]许家林,钱鸣高,马文顶等.岩层移动模拟研究中加载问题的探讨[J].中国矿业大学学报(自然科学版),2001,30(3)：252-255
[43]陈兆炎等.覆岩移动规律的数值模拟方法及成果[J].矿业科学技术,1993,2：9-14
[44]夏红春,程远平.覆岩移动特性的数值模拟及其在煤矿安全中的应用[J].两安科技大学学报,2005,25(4)：420-424
[45]黄庆享,高召宁.巷道冲击地压的损伤断裂力学模型[J].煤炭学报,2001,4：156-159
[46]尹希文,闫少宏,安宇.大采高综采面煤壁片帮特征分析与应用[J].采矿与安全工程学 报,2008,6：222-225
[47]闫少宏.大采高综放开采煤壁片帮冒顶机理与控制途径研究[J].煤矿开采,2008,8：5-8
[48]宁宇.大采高综采煤壁片帮冒顶机理与控制技术[J].煤炭学报,2009,1：50-52
[49]孙国钧、赵社戌.材料力学[M].上海：上海大学出版社,2006.242-246
[50]陈炎光,钱鸣高.中国煤矿采场围岩控制[M].徐州：中国矿业大学出版社,1995
[51]许少东.汝箕沟矿综放试采面围岩运动信息监测及分析,(硕士论文)[D].西安科技大学,2004,5
[52]Nevolin, N. V. Shilkov, B. P. Potepko, VM. Sudden Rock Failures in mining Coal Seams of the Kizel Basin. Journal of mining Science,2003,39(1),2-26
[53]Kwasniewski MA. Laws of brittle failure and of B—D transition in sanstone[J]. In:Maury and Fourmaintraux eds. Rock at Great Depth,1989. Rotterdam:A. A. Balkema.45-48
[54]司荣军等.采场围岩控制理论与实践综述及展望[M].矿业工程,2006,4：26-27
[55]C·H·科米萨罗夫.采场周围岩体控制[M].北京：煤炭工业出版社,1984