哈拉沟煤矿浅埋深加长综采工作面矿压规律研究

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随着陕北浅埋煤层的开发,我国学者对宽度在300m以下的小采高(5m以下)浅埋煤层综采工作面进行了比较深入的研究。对大采高(大于5.0m)、加长综采工作面(300m以上)覆岩层破断规律研究较少。随着神东矿区工作面不断加长、采高逐渐增大,研究浅埋深加长工作面矿压显现规律和岩层控制具有非常重要的意义。本文以哈拉沟煤矿22209综采工作面(320m)为研究对象,对整个工作面的回采进行完整的矿压观测。对比22201综采工作面(240m)的矿压规律,揭示加长综采工作面老顶初次来压、周期来压、末采3m等压、大小周期来压的全程规律,分析了工作面长短、上覆基岩厚度对周期来压规律的影响。利用关键层理论和“台阶岩梁”理论,结合工作面工作阻力实测,揭示工作面来压机理,确定工作面支架合理的工作阻力,为支架的选型提供了科学依据。最后对工作面的合理长度的优化进行了探讨,为工作面的合理布置提供了参考依据。研究表明,哈拉沟煤矿2-2埋深煤层320m加长工作面初次来压步距为62~77m,周期来压步距平均为9.9~12.9m,加长综采工作面存在大小周期来压现象来压明显;工作面上、中、下部出现自三条明显的压力中心并向两侧递减的压力分布;支架合理的工作阻力范围应为9827~11752kN/架。合理的确定工作面长度需要从推进速度、经济效益、工作阻力、顶板管理难度等方面去综合考虑。工作面长度过大会造成推进速度慢,使上覆岩层垮落充分,周期来压频繁。哈拉沟矿2-2煤层目前使用的支架可以勉强适应长度为320m的工作面,工作面为300m以内最具有安全和经济性。实践表明,研究结果为哈拉沟煤矿大采高加长工作面支架阻力确定、工作面长度优化、回采期间的顶板控制等提供了技术保障。
摘要第2-3页
ABSTRACT第3-4页
1 绪论第7-20页
    1.1 论文选题的背景和意义第7-10页
        1.1.1 论文选题的背景第7-9页
        1.1.2 论文选题的意义第9-10页
    1.2 浅埋煤层国内外研究现状及发展趋势第10-18页
        1.2.1 国外研究现状第10-13页
        1.2.2 国内的研究现状第13-18页
    1.3 研究的内容和方法第18页
    1.4 研究方法及技术路线第18-20页
2 矿井地质和开采条件第20-24页
    2.1 矿井地质条件第20-21页
    2.2 生产系统与开采方法第21-22页
    2.3 22209 工作面地质条件第22-24页
3 加长工作面矿压显现规律第24-36页
    3.1 观测设计第24-25页
        3.1.1 观测工具第24页
        3.1.2 测线布置第24-25页
        3.1.3 研究方法第25页
    3.2 老顶初次来压规律第25-27页
    3.3 周期来压规律第27-28页
    3.4 末采期间矿压规律第28页
    3.5 周期矿压规律分析第28-34页
        3.5.1 老顶初次来压规律第28-29页
        3.5.2 周期来压规律第29页
        3.5.3 等压规律第29-31页
        3.5.4 大周期来压和小周期来压第31-32页
        3.5.5 压力中心第32-33页
        3.5.6 周期来压规律与工作面长短的关系第33-34页
        3.5.7 周期来压步距的大小与上覆基岩厚度的关系第34页
    3.6 本章小结第34-36页
4 工作面上覆基岩结构稳定性分析第36-44页
    4.1 浅埋煤层理论第36页
    4.2 顶板关键层分析第36-41页
        4.2.1 关键层的概念及特征第36-37页
        4.2.2 关键层的判断第37-40页
        4.2.3 关键层对矿压的影响第40-41页
    4.3 顶板结构及其稳定性分析第41-42页
    4.4 控制老顶滑落失稳的工作阻力确定第42-43页
    4.5 本章小结第43-44页
5 支架工作阻力分析与适应性第44-51页
    5.1 地质赋存状况第44页
    5.2 支架合理工作阻力分析第44-46页
    5.3 支架实测工作阻力第46-48页
    5.4 支架的适应性第48-50页
    5.5 本章小结第50-51页
6 哈拉沟煤矿合理的工作面长度分析第51-55页
    6.1 综采面长度影响的矿压显现强度差异分析第51-52页
    6.2 加长工作面矿压规律分析第52-54页
    6.3 本章小结第54-55页
7 神东矿区浅埋煤层大采高加长工作面开采经验第55-58页
8 结论第58-60页
致谢第60-61页
参考文献第61-64页
附录 攻读工程硕士学位期间发表的论文第64页
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