浅埋煤层壁开采顶板岩层灾害控制.docxVIP

论文编号：2012-2-1-14 论文题目：浅埋煤层长壁开采顶板岩层灾害控制 专 业：工程力学 学 生：5 签名： 指导教师：5 签名： 摘要 煤炭地下开采是在复杂的地质空间中进行的工程活动。其围岩结构，特别是顶板关键层结构，其沉积环境以及它的地质演变千差万别。本文根据浅埋煤层顶板岩层的赋存特点和长壁开采时基岩老顶的断裂下沉特征，对顶板岩层进行力学模型简化，并利用弹性力学平面直角坐标的解法，分析了浅埋煤层顶板岩层的应力分布和位移分量，同时，以 “梁”和“板”为模型模拟研究倾斜煤层顶板破断运动的基本规律和结构形态。简要分析了顶板岩层在开采过程中的自由振动和受到激振力的作用而发生受迫振动的情况。并浅要分析了采煤工作面上覆岩层移动规律。得出一系列结论，为实现顶板控制的定量化奠定基础。 【关键词】工程活动 顶板 屈曲理论 控制 【论文类型】 应用型 目录 1. 绪论 1.1问题的引出和研究的目的和意义……………………………………1 1.2国内外研究现状………………………………………………………2 1.3煤层顶底板岩层的构成………………………………………………4 1.4顶板关键层理论………………………………………………………5 1.5顶板控制技术的发展概况……………………………………………5 1.6三种控顶技术的利弊分析……………………………………………6 1.3顶板控制技术的发展要求……………………………………………7 1.6研究的主要内容………………………………………………………8 2.顶板岩层的力学分析和结构特点 2.1引言……………………………………………………………………9 2.2浅埋煤层顶板岩层破断前的应力分布和位移分量…………………10 2.3浅埋煤层顶板岩层破坏极限平衡条件………………………………11 2.4研究倾斜煤层老顶的破坏和初次断裂步距…………………………12 2.5神府矿区大柳塔工作面的计算机模拟………………………………18 2.6倾斜煤层顶板的微自由振动和在开采影响下的受迫振动…………20 3.利用薄板弯曲理论研究采场顶板岩层变形 3.1引言……………………………………………………………………25 3.2顶板岩层的微分方程…………………………………………………25 3.3顶板岩层的内力问题…………………………………………………27 3.4顶板岩层力学模型建立以及挠曲线方程……………………………28 4.采煤工作面上覆岩层移动规律 4.1引言……………………………………………………………………31 4.2直接顶的移动规律……………………………………………………31 4.3老顶的移动规律………………………………………………………36 5.结论 5.1结论……………………………………………………………………40 6.参考文献 1. 绪论 1.1问题的引出和研究的目的和意义 煤炭，作为我国传统的主要能源，在国民经济建设中具有重要的战略地位[1]。根据1992年国家统计局报告,煤炭已占全国一次能源消费的75%～76%.1995年,我国原煤产量已达12.64亿t,预计2030年我国对煤炭的总需求量将超过20亿t。我国主要的煤田主要分布在新疆、内蒙古、山西和陕西四省（区）。其煤炭总资源占全国总资源的81.3%. 其中,神府、东胜煤田探明储量2236亿t，占全国探明储量的1/3，相当于70个大同、160个开滦，是我国目前探明储量最大的煤田，该煤田与美国的阿巴拉契亚煤田、德国的鲁尔煤田等被并称为世界七大煤田[2]。这是因为位于神东地区的煤田的煤层赋存稳定，倾角平缓，煤质好（低硫、低灰、高发热量），是世界上十分罕见的优质大煤田。况且，神东矿区目前以及今后相当的一段时间内，各矿开采区域分集中于深埋在100m以内的浅部。根据国家规划，这里将成为我国西部优质动力煤的供应和出口煤基地，且地理位置又具承东启西的作用，是21世纪煤田工业战略西移的首选基地，对本世纪国民经济的发展具有重大意义[3,4]。该地区煤层赋存的最大特点是埋藏浅，基岩薄，基本顶为单一关键层结构，属典型浅埋煤层。基岩上为厚度较大的风积沙(30～60m)，具有典型浅层地压特征[3]。不过，虽然神东地区的煤层倾角近水平，赋存稳定，其开采条件优越，但是矿井初期开采实践表明，长壁工作面普遍有台阶下沉现象，并且矿区矿压显现剧烈，这样会大大地影响了开采的安全性、产量和效益。例如，大柳塔建井初期为了解决对优质煤的急需，在采附近的试采工作面（C202），来压期间工作面