全垮落法短壁連采覆巖組合動態(tài)運動規(guī)律及控制研究.pdf

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

2、理論分析、實驗室相似材料物理模擬、計算機數(shù)值模擬結(jié)合現(xiàn)場實測的方法對全垮落法短壁連采覆巖組合動態(tài)運動規(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)行短壁采場關(guān)鍵層判斷的方法，將神東礦區(qū)短壁采場覆巖結(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，通過理論計算得到了不同覆巖結(jié)構(gòu)的短壁采場頂板極限懸頂步距和懸頂面積，并通過理論研究與相似材料模擬分析了短壁采場覆巖的運動特征與應(yīng)力場分布。
　　(2)提出“工藝極限回采

3、面積”和“應(yīng)力極限回采面積”兩個概念，對垮落的直接頂?shù)目刂剖菍に嚇O限回采面積的控制，而對關(guān)鍵層的控制是對應(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算式。
　　(3)設(shè)計了切塊后退式、切塊前進(jìn)式、支巷后退式三種短壁開采方案，計算機模擬了不同開采順序下覆巖組合的動態(tài)運移與圍巖應(yīng)力場演化規(guī)律，確定了塊段后退式回采為最優(yōu)的回采順序。
　　(4)提出了堅硬頂板條件下全垮落法頂板控制的