大倾角特厚煤层综放开采区段煤柱合理尺寸优化与研究

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1、声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：j丝丝墨二～。日期：』塑至鱼≠～关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；⑨学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可

2、以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：导师签名：40。t拳日期：讪1。太原理工大学硕士研究生学位论文大倾角特厚煤层综放开采区段煤柱合理尺寸优化与研究摘要我国将煤层按倾角划分为缓倾斜、倾斜、和急倾斜三类，大倾角煤层并没有确切的定义，国内学者根据冒落矸石滑移的自然安息角(350)和走向长壁工作面液压支架最大适用倾角(55。)，将煤层倾角在35。～550范围内的煤层称之为大倾角煤层。随着赋存条件较好煤层的不断采出，大倾角煤层逐渐成为许多矿区或矿井的主要可采煤层，大倾角煤

3、层采场覆岩结构复杂，区段煤柱受采场侧向支撑压力、煤层倾角、煤层强度和顶底板特征的影响，同时在特厚煤层地质条件下，煤柱稳定性不同于近水平和缓倾斜煤层，因此，研究大倾角特厚煤层地质条件下，区段煤柱与上覆岩层破断结构特征，煤柱垂直应力分布规律及煤柱稳定性等问题，对大倾角煤层开采理论和指导现场实践均具有重要意义。通过现场调研及理论分析，总结了大倾角煤层采用走向长壁工作面开采时，采场倾斜方向上覆岩层冒落形态的“不对称性”，同时在采场倾斜方向上形成“三铰拱”结构；受此结构影响，在矿山压力显现特征上表现为工作面来压的“时效性”。通过建立大倾角煤层走向长壁工作面

4、回采完后区段煤柱上覆岩层在煤层倾向方向断裂形成岩块A、岩块B和岩块C铰接小结构力学模型，运用“砌体梁”理论，分析了影响区段煤柱稳定性的砌体梁岩块滑落和回转变形失稳的平衡条件。以山西潞安集团潞宁孟家窑煤矿5号煤层大倾角特厚煤层为地质条件，太原理工大学硕士研究生学位论文运用极限平衡理论，得出区段煤柱合理留设宽度是煤柱两侧塑性区宽度和中心弹性区煤体的临界尺寸之和。同时分析了煤柱中存在弱面以及煤柱变形的时间相关性，得出区段煤柱中存在弱面时保持煤柱稳定性应采取的措施以及煤柱保持稳定的最小时间计算公式。采用有限差分法，分别对走向长壁工作面回采巷道掘进期间、上

5、区段工作面回采期间以及下区段工作面回采期间，不同宽度区段煤柱承受巷道掘进扰动、一次采动影响及二次采动影响时，煤柱屈服破坏情况、垂直应力分布规律进行了研究，得出不同宽度区段煤柱受上、下区段工作面采动影响时，区段煤柱支承压力分布规律曲线，通过对比分析得出区段煤柱宽度为达到25m时即可保持稳定。关键词：大倾角特厚煤层，采场覆岩结构，支承压力分布，区段煤柱合理宽度，煤柱稳定性，塑性区特征太原理工大学硕士研究生学位论文THEOPTIMIZATIONANDRESEARCHONTHEREASONABLESIZEOFCOALPILLARWITHFULLYMECH

6、ANIZEDCAVINGINLARGEDIPANGLEANDTHICKCOALSEAMABSTRACTThecoalseamisdividedintogentlyinclined，inclinedandsteeplyinclinedaccordingtothecoalseamangleinChina，butthereisnoexactdefinitionofthelargedipanglecoalseam，thedomesticscholarsthinkitreferstothecoalseamwith35。～55。angleaccordingt

7、othenaturalreposeangleofcavinggangueslip(35。)andthehydraulicsupportmaximumangleoflongwallfacealongstrikemining(55。)．Withthecontinuousproductionofcoalseamwithgoodoccurrenceconditions，largedipanglecoalseamhasgraduallybecomethemainminableseaminmanymines，butbecauseoftheinfluenceo

8、fdipangle，thecoalseamoverburdenrockstructureiscomplex．Undertheinflue