不规则顶分层破坏区下矿压规律及回采方法研究
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摘要
我国对于煤炭资源的需求量日益增加，开采重心逐渐由浅部转至深部，虽然部分浅部资源己经完成所谓的回采，但由于当时技术、管理的落后，已完成回釆的煤层仍然残留大量煤炭资源。本文针对其中较为特殊的一种情况，即厚煤层采用分层开采，首采上分层下分层暂不回采从而造成上分层残煤赋存的情况展开研宄。首先通过力学试验、瞬变电磁仪掌握现场残留煤体的力学属性及空间分布，发现由于早期“以掘代采”的生产方法及不完善的管理,使得残留煤体分布极不规则，从而造成其特殊性及复杂性，为此，对回采工作面进行矿压跟踪监测，建立理想力学模型，得到了不规则顶分层破坏区条件下其推进矿压变化剧烈，且当工作面接近残留煤体时，矿压值会发生异常增大的规律，并利用数值模拟软件实现不规则顶分层破坏区，通过应力、位移、能量等指标全方位掌握其矿压、变形演化规律，结果表明，顶分层破坏区条件下应当首选放顶煤回采，同时对于支护设备的适应范围有较高的要求，当前悬移顶梁支架虽然能够满足强度的需求，但其适应能力有限，需选择具有更好适应能力的综放支架，以保证生产安全。
The consumption of coal resources in China is increasing. Therefore, the main point of coalmining is gradually transferring from the shallow resources to the deep. Although the part of theshallow resources had been completely mined, this part coal seam still letf a large amount of coalresources due to the lack of technology and management. Based on a special case of thick coalseam slice mining in which upper layer is mined while lower layer of coal seam was kept integrity,this paper presented a approach to study the situation of occurrence of residual coal and themethod to extract the lower coal seam.Firstly, the mechanical test and TEM instrument wereemployed to master mechanical properties and spatial distribution of scene residual coal.It wasshown that since the inadequate management and particular and complicated of geology at theearly age, residual coal has an extremely irregular distribution.. Therefore, the pressure wasmonitored while mining and an ideal mechanical model was established to evaluate this particularand complicated of geology.The results show that mine pressure changed violently while mining,and pressure value increased rapidly when workface was close to residual coal. The FLAD3Dnumerical model in was established to simulate the irregular distribution in upper layer and masterthe revolution law of stress, displacement and energy at this situation. The numerical resultssuggest thattop coal caving should be firstly consideredand a wide adaptation range of support isalso demanded when mining lower irregular distribution of residual coal. For the issues of thesupport technology, although it has a limited adapt ability, the suspended-beam bracket shouldsatisfy strength demands. Meanwhile, this support should be associated with hydraulic support toachieve better adapt ability to ensure production safety.
The consumption of coal resources in China is increasing. Therefore, the main point of coalmining is gradually transferring from the shallow resources to the deep. Although the part of theshallow resources had been completely mined, this part coal seam still letf a large amount of coalresources due to the lack of technology and management. Based on a special case of thick coalseam slice mining in which upper layer is mined while lower layer of coal seam was kept integrity,this paper presented a approach to study the situation of occurrence of residual coal and themethod to extract the lower coal seam.Firstly, the mechanical test and TEM instrument wereemployed to master mechanical properties and spatial distribution of scene residual coal.It wasshown that since the inadequate management and particular and complicated of geology at theearly age, residual coal has an extremely irregular distribution.. Therefore, the pressure wasmonitored while mining and an ideal mechanical model was established to evaluate this particularand complicated of geology.The results show that mine pressure changed violently while mining,and pressure value increased rapidly when workface was close to residual coal. The FLAD3Dnumerical model in was established to simulate the irregular distribution in upper layer and masterthe revolution law of stress, displacement and energy at this situation. The numerical resultssuggest thattop coal caving should be firstly consideredand a wide adaptation range of support isalso demanded when mining lower irregular distribution of residual coal. For the issues of thesupport technology, although it has a limited adapt ability, the suspended-beam bracket shouldsatisfy strength demands. Meanwhile, this support should be associated with hydraulic support toachieve better adapt ability to ensure production safety.
引文
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