千万吨级特厚煤层综放面强采动巷道围岩变形机理及控制研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jackzeng6699
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特厚煤层矿区分布广泛,随着煤矿生产机械化、智能化和集约化程度不断提升,一矿一面(千万吨级综放面)生产模式得到快速发展,带来了强动压、多扰动和大变形巷道围岩控制技术难题,严重制约着特厚煤层综放面安全高效开采。究其根本原因,对特厚煤层综放面开采超前影响范围内矿山压力演化规律掌握不清,对特厚煤层综放面回采巷道加强支护机理不明,研究特厚煤层综放面强采动巷道围岩变形破坏机理及其控制技术,对于千万吨级特厚煤层综放面安全开采具有重要的理论意义与工程价值。因此,本文围绕特厚煤层综放强采动过程覆岩结构演化规律和巷道围岩破坏机制两个关键科学问题,采用了现场调研、实验测试、理论分析、数值模拟、相似模拟及现场实测等方法,开展了强采动巷道上覆岩层结构载荷传递、强采动煤巷围岩变形、急增阻抗高偏载强力支护系统及其效果评判等方面研究,并在塔山煤矿5110回风巷进行了工业性应用,取得了以下创新成果:(1)分析了千万吨级典型特厚煤层综放面强采动空间几何效应与应力流叠加特征,建立了特厚煤层综放面非等长的Winkler弹性地基叠合梁力学模型,得到了特厚煤层综放面强采动巷道压力范围广、应力集中系数高等特征。(2)揭示了特厚煤层综放面强采动巷道顶板载荷的非对称传递机制,分析得到了强采动巷道呈现高偏载应力分布特征,采用应变能密度因子表征了强采动巷道围岩能量演化特征,给出了强采动巷道围岩变形的关键主控因素。(3)提出了特厚煤层综放面强采动巷道围岩非对称强力控制方法,研发了支护阻力达600k N的急增阻抗高偏载强力支柱,构建了强采动巷道围岩-“锚网柱”联合控制系统,并在现场成功应用。该论文有图108幅,表22个,参考文献117篇。
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