【摘 要】
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我国煤炭产量年均占比70%的晋、新、陕、蒙、宁、甘区特厚煤层赋存达到100%。特厚煤层矿区承受两次开采影响的综放强采动回采巷道围岩变形特征机制不清一直是影响各矿井安全
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我国煤炭产量年均占比70%的晋、新、陕、蒙、宁、甘区特厚煤层赋存达到100%。特厚煤层矿区承受两次开采影响的综放强采动回采巷道围岩变形特征机制不清一直是影响各矿井安全生产的关键难题。本论文以塔山煤矿为工程背景,综合运用现场调研、数值模拟、相似模拟、力学计算、现场监测等方法,分别从综放面强采动回采巷道围岩-支护结构体破坏机理、特厚煤层综放面开采支承应力分布特征与影响因素、特厚煤层综放面回采巷道围岩稳定-失稳演化规律以及特厚煤层综放强采动巷道围岩综合显现特征开展研究,主要研究成果如下:(1)围绕塔山煤矿特厚煤层强采动回采巷道围岩和支护构件变形/破坏特征开展了大量调研和现场监测,揭示了特厚煤层强采动回采巷道总体变形特征、支护结构破坏主要类型以及分布状态。(2)建立了特厚煤层回采巷道煤岩层组合的固支梁力学计算模型,分别推导得出了顶板锚索剪切破断和顶板离层的力学判据式。(3)模拟分析了综放面开采过程中不同宽度区段煤柱条件下区段回风巷围岩塑性区分布特征,探究了超前支承应力与工作面推进速度、放煤方式因素之间的作用关系,监测得出了随采动过程特厚煤层综放面支承应力总体分布特征。(4)通过对不同材料(如铁丝、铝丝、熔断丝等)及不同直径(0.8mm,1.5mm等)拉拔试验强度的测试,优化确定了特厚煤层典型回采巷道锚杆/索相似模拟材料,并基于相似材料模拟方法得出了不同采动应力条件下特厚煤层回采巷道围岩形态演化、变形与应力分布特征。(5)结合塔山煤矿8110工作面生产地质条件,提出了特厚煤层巷道围岩变形量循环监测方法,现场监测得出了承受两次开采影响的5110回风巷离层演化、锚杆/索荷载变化以及围岩变形为一体的矿压显现综合特征。
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