復(fù)雜結(jié)構(gòu)特厚煤層綜放面圍巖采動影響機(jī)理與控制.pdf

1、針對大同煤礦集團(tuán)特厚煤層綜放開采實踐中遇到的采場圍巖采動擾動劇烈、穩(wěn)定性控制困難等問題，綜合運(yùn)用現(xiàn)場觀測、理論分析、數(shù)值模擬、相似模擬和工程實踐等研究方法，對大采高綜放面煤壁片幫嚴(yán)重、含夾矸厚頂煤破碎差、堅硬頂板條件下區(qū)段煤柱和巷道維護(hù)困難和失穩(wěn)等采動影響機(jī)理與控制問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究，取得了如下主要創(chuàng)新成果：
　?。?）提出了描述特厚煤層綜放開采垮落帶壓實特征的采空區(qū)壓實理論，開發(fā)了反演采空區(qū)壓實過程的數(shù)值算法和程序；分析了采厚、

2、采高、工作面長度和厚層堅硬頂板對特厚煤層綜放采場圍巖塑性區(qū)發(fā)育、煤體強(qiáng)度劣化、采空區(qū)應(yīng)力恢復(fù)、應(yīng)力分布、采空區(qū)側(cè)向頂板斷裂和頂煤破碎等采動顯現(xiàn)特征的影響；揭示了特厚煤層大采高綜放面圍巖大范圍、長時間、強(qiáng)擾動的影響機(jī)理。
　?。?）建立了大采高綜放面煤壁受力模型，得到了煤壁應(yīng)力和變形的分布規(guī)律，研究了支架阻力、護(hù)幫力、老頂斷裂位置、采高等對煤壁變形的影響，揭示了煤壁拉伸和壓剪破壞的機(jī)理；實測總結(jié)了大采高綜放面煤壁片幫的三種形式，分析

3、了完整和含裂隙煤壁的破壞演化規(guī)律，揭示了完整煤壁破壞局部化主導(dǎo)的大塊滑落片幫、裂隙誘導(dǎo)的全煤壁大塊片幫和破碎片幫的機(jī)理，并闡述了支架阻力、護(hù)幫機(jī)構(gòu)參數(shù)和工作面停采時間等對煤壁穩(wěn)定性的影響，提出了增加煤壁穩(wěn)定性的針對性控制措施。
　?。?）理論分析、相似模擬和數(shù)值模擬共同研究了夾矸層對頂煤破碎影響的厚度、層數(shù)和層位效應(yīng)；將中上位厚層夾矸和頂煤巖梁分為兩端簡支、一端固支一端簡支和一端固支一端自由三種結(jié)構(gòu)，理論分析了這三種結(jié)構(gòu)的平衡條件

4、和垮落演化過程；揭示了夾矸層和頂煤懸頂結(jié)構(gòu)對上部頂煤變形、破碎和運(yùn)移的限制效應(yīng)和滯后工作面大塊冒落的機(jī)理；確定了能準(zhǔn)確表現(xiàn)頂煤變形→斷裂→破碎→冒落全過程的相似模擬材料和配比方案，研制了與真實支架功能一致的放頂煤模擬支架；數(shù)值分析了深孔預(yù)裂爆破參數(shù)對夾矸層破碎的影響，設(shè)計了含硬夾矸厚頂煤深孔預(yù)裂爆破方案，并在現(xiàn)場成功實踐。
　?。?）針對朔南礦區(qū)厚層堅硬頂板條件下煤柱失穩(wěn)問題，構(gòu)建了以煤柱整體剛度、煤柱中彈性核和易片幫區(qū)寬度為評價