浅埋煤层旺采工作面厚层坚硬顶板控制的研究

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1、论文题目：浅埋煤层旺采工作面厚层坚硬顶板控制研究作者姓名：李大勇入学时间：2005年9月作者姓名：程秀洋领域名称：采矿工程研究方向：矿山压力与岩层控制校内导师：张开智职称：教授汪华君副教授论文提交日期：2008年6月论文答辩日期：2008年6月授予学位日期：STUDYONTHECONTROLOFTHICKANDHARDROOFOFWONGAWILLIFACEINMININGSHALLOWCOALSEAMADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeo

2、fMASTEROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyLiDayongSupervisor:ProfessorZhangKaizhiCollegeofNaturalResourcesandEnvironmentalEngineeringJune2008声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONId

3、eclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signat

4、ure:Date:山东科技大学硕士学位论文摘要摘要旺采作为一种高产高效采煤方法，在神东矿区得到了广泛的应用，而神东矿区浅埋厚层坚硬顶板地质条件和旺采开采工艺，使得旺采工作面采空区顶板极易形成大面积悬顶，发生大面积垮落，造成人员伤亡和设备损坏。针对此问题，本文综合运用现场实测、数值模拟、理论分析等方法，分析研究了浅埋煤层旺采工作面厚层坚硬顶板控制问题。通过现场实测，分析得出了浅埋旺采工作面矿压显现和顶板运动规律，在煤柱宽度0.5m的新开采方案条件下，采空区内刀间不规则煤柱几乎全部破坏，但顶板仍未垮落，形成大面积悬顶。同时，数值模拟

5、研究表明，回采后的不规则煤柱全部发生塑性剪切破坏，而直接顶的破坏以拉破坏为主，局部表现为剪切破坏，护巷煤柱除边缘部分塑性破坏外，始终保持弹性稳定状态。运用弹性力学理论，结合实测规律和数值模拟分析结果，做出合理假设，视旺采工作面采空区顶板为弹性薄板，顶板垮落前的运动为小挠度的弯曲变形，得出了浅埋旺采工作面厚层坚硬顶板极限悬顶面积公式，然后研究分析了不同煤柱宽度、不同工作面长度条件下极限垮落步距和极限悬顶面积的变化规律。针对采空区顶板达到极限悬顶面积后的大面悬顶问题，提出了顶板边界爆破强制放顶与防冲密闭相配合的顶板控制方案，并分析了

6、方案存在的两个问题：厚层坚硬顶板从裂纹产生到垮落的时间差、厚层坚硬顶板大面积垮落形成的冲击气浪与防冲密闭强度。运用断裂力学理论对顶板自行垮落的情况进行了研究，分析得出了采空区顶板达到极限悬顶面积后，顶板从破坏到垮落的时间差公式。运用流体力学理论，对厚层坚硬顶板大面积垮落形成的冲击气浪进行研究，分析了冲击气浪形成过程的三个阶段；运用气体动力学理论，视采空区气体流动为无粘性可压缩状态下绝热流动，对采空区大面积顶板瞬时一次性冒落进行分析计算，得出了作用在防冲密闭上的压强公式，通过分析作用在密闭上压强的影响因素，结合旺采面现场条件，最后

7、给出了适用于浅埋旺采工作面的合理的防冲密闭结构形式与参数。关键词：厚层坚硬顶板；极限悬顶面积；强制放顶；大面积垮落；冲击气浪；防冲密闭I山东科技大学硕士学位论文摘要ABSTRACTWongawilliminingmethodwasahighyieldandefficiencymethod,whichwaswidelyapplied.Inresultofshallowthick-hardroofandbugofWongawilliproductionpractice,thegobroofofWongawilliminingface

8、inShendongminingareageneratedhangingroofandroofcollapseoverlargeareaeasily,whichresultedindeathanddamagetoequipment.Forsolvingthepr