薄煤層螺旋鉆機(jī)采煤方法優(yōu)化及采場(chǎng)穩(wěn)定性研究.pdf

1、薄煤層有多種開采方法，螺旋鉆機(jī)開采是其中的一種，此采煤方法在我國(guó)一些煤礦中已有使用，取得了一定成果。它能夠降低煤層厚度開采下限，最低0.4米就可以開采。因工人不進(jìn)入工作面，安全性高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，與傳統(tǒng)薄煤層開采相比，具有更多的優(yōu)越性。因此，這種采煤方法具有推廣應(yīng)用和研究的價(jià)值。本文根據(jù)對(duì)螺旋鉆機(jī)采煤方法的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況和理論分析，詳細(xì)概括和總結(jié)了此采煤方法，并通過(guò)相似模擬和數(shù)值模擬開展了系列研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出了9

2、種巷道布置-鉆采順序，可在不同條件下選擇相適應(yīng)的方式作為設(shè)計(jì)考慮。⑵對(duì)螺旋鉆機(jī)采煤方法的重要鉆采參數(shù)（鉆采寬度和煤柱寬度）進(jìn)行研究，提出了連續(xù)多孔鉆采概念，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單孔鉆采方式。連續(xù)多孔鉆采是指螺旋鉆機(jī)開采薄煤層時(shí)無(wú)間隔的連續(xù)鉆采多個(gè)（2個(gè)以上）鉆采孔再留一定的煤柱。依據(jù)鉆采力學(xué)特點(diǎn)，按照“梁”的理論進(jìn)行鉆采寬度計(jì)算，再用有效面積理論進(jìn)行鉆采煤柱寬度分析，給出了計(jì)算式。計(jì)算式應(yīng)該按照鉆采空區(qū)的不同處理情況進(jìn)行選取，并指出了連續(xù)多孔鉆

3、采參數(shù)確定的一般方法。⑶進(jìn)行了物理模擬，研究表明:在開采過(guò)程中煤柱及圍巖的應(yīng)力要經(jīng)歷不受影響→受到影響緩慢增大→快速增大→緩慢增大→逐漸減小→趨于一定的穩(wěn)定值這個(gè)過(guò)程;應(yīng)力是向著中間煤柱方向轉(zhuǎn)移的，中間煤柱承受主要載荷，往兩邊順次減小;較硬項(xiàng)板的鉆采工作面形成“兩邊邊界煤巖體—煤柱—煤壁”的大支撐結(jié)構(gòu)，當(dāng)出現(xiàn)大面積來(lái)壓失穩(wěn)時(shí)，采場(chǎng)煤柱上覆巖層作為整體與邊界煤巖體切斷垮塌;在一定地質(zhì)條件下，鉆采寬度8米及煤柱寬度2米時(shí)，煤柱和圍巖沒(méi)有發(fā)生

4、變形等影響鉆采的現(xiàn)象，因此連續(xù)多孔鉆采的方法是可行的。⑷運(yùn)用FLAC3D數(shù)值模擬，探究其圍巖及煤柱的穩(wěn)定性。鉆采圍巖和煤柱水平方向的拉壓應(yīng)力極低，對(duì)煤柱和圍巖失穩(wěn)幾乎不起作用;圍巖和煤柱主要受豎直方向應(yīng)力作用，且破壞方式主要為剪切破壞。⑸提出的9種巷道布置-鉆采順序、鉆采寬度和煤柱寬度的確定優(yōu)化了螺旋鉆機(jī)開采方法。煤柱和圍巖穩(wěn)定性的掌握有利于鉆采的礦壓控制。理論分析、物理模擬和數(shù)值模擬都表明薄煤層螺旋鉆機(jī)開采采用連續(xù)多孔鉆采方式的新思路