益德矿15号煤大采高综采工作面支承应力分布规律研究及超前支护设计

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1、万方数据分类号：TD32_UI)c--．．．．．．。．．．。．．．．．．．．．．——工程硕士学位论文密级：公珏一单位代码：!QQ!曼益德矿15号煤大采高综采工作面支承应力分布规律研究及超前支护设计作者姓名：陈振指导教师：杨本生教授企业导师：赵兵文申请学位级别：工程硕士专业领域：矿业工程所在单位：资源学院授予学位单位：河北工程大学万方数据ADissertationSubmittedtoHebeiUniversityofEngineeringFortheAcademicDegreeofMasterof

2、EngineeringYiDElargeminingcoalmineonthe15thMechanizedMiningLawofabutmentpressuredistributionandadvancesupportdesignCandidate：Supervisor：PluralisticSupervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Specialty：College／Department：ChenZhenProf．YangBenshengZhaoBingwenMas

3、terofEngineeringStructuralEngineeringSchoolofResourceHebeiUniversityofEngineeringNovember,2014万方数据独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河北工程大堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的

4、说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签字：％4签字日期：20lq年胆月z2日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解塑兰垦墨壅盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权i塑鱼墨壅盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签字：诱，孤签字日期：2Jf午年I≯月；zB导师签字：签字日期

5、：70laf年，2，月7乙日万方数据摘要本文首先介绍了大采高工作面上覆岩层运动和发展的基本规律，同时又阐述了综采工作面支承应力分布基本原则，确定了两者之间的分布关系，又分析了采动覆岩中关键层分析及其对支承应力分布影响。本文以益德煤矿大采高综采工作面回采巷道为研究对象，分析了该两巷的受超前支承应力的影响因素；根据现场围岩观测数据认为超前支护来压频次与大小与回采速率存有正相关，且来压时巷道顶底板帮角应力集中现象最为严重，底板与顶板次之，两帮较弱；又探讨了超前支撑应力来压与围岩变形过程：通过运用极限平衡

6、理论计算了在回采速度均匀推进过程中，超前支承应力分布范围与大小。同时又采用数值模拟与现场工业性试验相结合的方法研究了益德煤矿两巷的围岩变性特征，分析了深浅部围岩支撑应力的分布规律与特征，解释了超前支护应力对巷道变形影响的机理：其主要结论有：(1)分析说明弹塑性模型和Mohr-Coulomb应变软化模型两种本构模型的本质区别与联系，结果表明，采用MonCouloⅡlb应变软化模型进行分析是更贴合实际情况，很好的反映出了围岩应变软化现象。(2)设定本构模型及参数，并对数值模拟X．X、Y．Y、Z-Z方向

7、巷道应力分布，X．Y、X．z、Y．z方向巷道应力分布，剪切应变增量分布特征、围岩单元体受力状态分布特征和锚杆最大轴向受力等结果进行分析，为巷道稳定维护提供了理论参考依据。(3)根据巷道支承应力观测得到的数据，回采工作面超前支承应力大概在采场前方50m处开始持续增加。之后随着工作面的向前推进，顺槽支承应力增加幅度也开始相应的增加。当工作面向前推进到距离煤壁lOm处的位置时，该支承应力达到了最大值2．5Mpa。随后又开始逐渐减小，向岩石的原始应力趋近。(4)分析巷道围岩表面收敛性数据，确定随着回采工作

8、面的向前推进，工作面顺槽巷道的两帮和顶底板移近量都在相应增加，顺槽巷道两帮的平均移近量稍大于顶底板的移近量。故确定回采工作面超前支护长度不小于50m，增加单体液压支柱加1．2m铰接梁、工字钢底梁防止单体柱钻底，每根铰接梁上背2根半圆木，打设走向棚，步距500ram，纵向分布。(5)大采高综采工作面超前支承应力影响范围约为60'---80m，其中在0～15m范围巷道受压力影响剧烈，在工作面前约2．5～7m的位置支承应力达到峰值。采动影响范围在工作面前O-80m内，顶底板因为采动平均移