急傾斜煤層群開(kāi)采的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律.pdf

1、在過(guò)去由于國(guó)家經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展需要，鼓勵(lì)優(yōu)先開(kāi)采賦存條件好，開(kāi)采技術(shù)要求較低的煤層。所以對(duì)急傾斜煤層的開(kāi)采礦山壓力的研究也就相應(yīng)的沒(méi)有引起足夠的重視。當(dāng)對(duì)近水平煤層，緩傾斜煤層的礦山壓力與控制的研究已經(jīng)形成一套比較完整的理論和框架的時(shí)候，急傾斜煤層煤層頂板壓力的研究還只是處于起步階段。最近幾年，由于國(guó)家提倡可持續(xù)發(fā)展，和能源節(jié)約開(kāi)發(fā)，薄煤層，大傾角煤層等賦存條件較差的煤層也必須做到高效開(kāi)采。
　　 本論文針對(duì)急傾斜煤層賦存的具體實(shí)

2、際，運(yùn)用彈性力學(xué)分析、數(shù)值模擬和相似模擬試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)急傾斜煤層礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行了一些基礎(chǔ)性的研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)針對(duì)急傾斜煤層賦存條件的特殊性，將初次開(kāi)采和正常開(kāi)采條件下的基本頂分別假設(shè)為四邊固支和三邊固支一邊簡(jiǎn)支的薄板模型，并認(rèn)為該薄板是各向同性的，將上覆巖層荷載分解為垂直于板方向的非均布的橫向載荷與平行與板方向的縱向載荷，由能量的觀點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性分析，并認(rèn)為當(dāng)平行與板方向縱向載荷超過(guò)某臨界載荷時(shí)，

3、該薄板將由平面的平衡穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)入非穩(wěn)定的狀態(tài)，然后在垂直于板方向橫向載荷的作用下進(jìn)入另一個(gè)平衡的彎曲狀態(tài)。最后由彈性力學(xué)中板的理論解出該臨界載荷，與上覆巖層載荷沿傾向方向的分量相比，得出基本頂初次破斷準(zhǔn)則和周期破斷準(zhǔn)則。
　　 (2)依據(jù)現(xiàn)代巖石力學(xué)和采礦工程實(shí)踐，將采場(chǎng)的圍巖系統(tǒng)視為層狀連續(xù)的理想彈塑性介質(zhì)，并假定此介質(zhì)屬于分層各向同性的，將整個(gè)采場(chǎng)圍巖系統(tǒng)簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變模型，用有限元程序?qū)⒃撃Ｐ瓦M(jìn)行剖分計(jì)算，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理

4、，對(duì)急傾斜煤層頂板應(yīng)力分布進(jìn)行分析，并將該結(jié)果與相似模擬結(jié)果進(jìn)行比較。
　　 (3)針對(duì)山西潞安集團(tuán)潞寧大漢溝煤業(yè)有限公司地質(zhì)條件和煤的賦存狀況，采用相似模擬試驗(yàn)方法，運(yùn)用太原理工大學(xué)自行研制的可繞軸旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)?zāi)Ｐ图軐?duì)該礦的5個(gè)可采煤層進(jìn)行模擬。考慮各急傾斜煤層厚度的差異，設(shè)計(jì)采用不同的采煤方法對(duì)各層煤分兩個(gè)水平嚴(yán)格按照時(shí)間相似比進(jìn)行模擬開(kāi)采。使用數(shù)碼相機(jī)照相法將頂板的彎曲破斷形態(tài)拍照記錄，結(jié)合各水平各區(qū)段在開(kāi)采過(guò)程中與開(kāi)挖完成后