大同礦區(qū)堅硬頂板運動特征及對綜放工作面礦壓影響研究.pdf

1、大同礦區(qū)賦存有侏羅系和石炭系“雙系”煤層。開采石炭系特厚煤層的同忻礦，在覆巖多層堅硬頂板和上覆侏羅系多煤層開采殘留煤柱等復雜的開采條件下，開采期間礦壓顯現(xiàn)強烈。因此，對大同礦區(qū)堅硬頂板運動特征及綜放工作面礦壓影響進行研究，為大同礦區(qū)特厚煤層安全高效開采提供理論指導。
　　論文建立“拱殼”覆巖大結構力學模型，對覆巖大結構的幾何特征和運動特征進行分析，堅硬巖層的強度、厚度和采厚共同決定了大結構的尺度，各關鍵層控制著空間覆巖大結構的形成

2、和演化;結合關鍵層理論和材料力學的相關理論，確定了工作面覆巖大結構初次失穩(wěn)和周期失穩(wěn)的能量計算公式，計算結果表明大結構形成和失穩(wěn)對礦壓顯現(xiàn)具有重要的控制影響，揭示了大結構形成過程的圍巖應力升高、結構失穩(wěn)時能量突然釋放和失穩(wěn)后圍巖應力降低的礦壓顯現(xiàn)特征。
　　基于改進的果蠅優(yōu)化算法和支持向量機理論，建立MFOA-SVM覆巖破壞高度預計模型，對石炭系特厚煤層工作面開采覆巖破壞高度進行預測，預測結果與EH4物理探測結果相互吻合，模型具有

3、較好的適用性;采用相似材料模擬方法，分析雙系煤層開采的上覆巖層移動、破壞垮落特征以及相互之間的開采影響，堅硬巖層的破斷控制工作面礦壓顯現(xiàn)強度;運用FLAC3D數值模擬軟件，研究了侏羅系煤層群和石炭系煤層開采圍巖破壞特征，雙系煤層開采后采空區(qū)裂隙相互聯(lián)通;采用微震監(jiān)測分析了雙系煤層開采影響下的微震事件時空分布特征、微震事件的能量和頻次特征，得到工作面后方300 m～500 m范圍的采空區(qū)覆巖仍然在運動，工作面在侏羅系重疊煤柱下方區(qū)域開采覆

4、巖運動更為強烈。
　　采用UDEC數值模擬軟件，分析侏羅系煤柱影響下的石炭系工作面采動應力演化規(guī)律，工作面回采至侏羅系煤柱對應區(qū)域工作面圍巖應力升高，較非煤柱區(qū)域提高了32％～37％;通過對回采巷道和工作面進行礦壓監(jiān)測，確定回采巷道和工作面的礦壓顯現(xiàn)的時空演化規(guī)律，進一步驗證了大結構對礦壓顯現(xiàn)具有一定的控制作用;對不同工作面推進速度的圍巖應力、支架工作阻力和覆巖運動特征進行分析，確定特厚煤層工作面推進速度對礦壓顯現(xiàn)的影響，綜放工作