大采高上覆岩层矿压显现及支护阻力张良库

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1、分类号 密级太原理工大学硕 士 学 位 论 文题 目大采高采场覆岩活动规律及支护阻力研究英文并列题目Large mining height of overlying strata movement regularitiesand support resistance research研究生姓名: 张良库专 业: 采矿工程研究方向: 矿山压力及其控制蜂导师领姓拍名:蛋窗弓培嫁林馅导师袖职滔称:僵摘教 哈 授波论文妥提交订日期台保20匹1似2其/5天伐学位哲授予和单位兵:太辟原理版工大肢学敌地 锣月锋喷 址赴: 芹山描西株消太原歼、霸大采召高采街场覆晋岩活记动规肠律及姑支护锡阻力筒研究摘要鼻从我井

2、国能绿源状誓况上醉看,彼我国遍石油经和天母然气制储量叹不富满裕,朗但拥州有丰僵富的唐煤炭愁资源拆。献我国楚在相坏当长提一段拼时间汉内以寿煤炭松为主宾要能刮源的距能源妨结构枯不会端发生疏变化援。在糖我国拍探明芝的煤竭炭储吸量中英厚煤此层的夫储量程占有询三分立之一阁的比须例。臣在厚留煤层肉的开轧采中练大采撞高刺综采猜技术缝的雨优势腹越来隔越明立显圈,壁但同柄样制膜约大逼采高宇综采隶技术众的发现展的毙因素敞也很稻多。窑本文智以红神东赛矿区预大采殖高工壤作面火的现封场侄资料虏为依自据,更研究助大采扩高综含采工谱作面识长度榜以及需采高韵不断滚增加贞的开奋采条篇件下钥,工违作面外不断恐推进骡过程待中上藏覆

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26、敬不富劳裕,穷但拥植有丰柏富的财煤炭械资源迈。涂中国螺是世景界上灿少数刷几个载以煤尺炭为粱主要促能源糊的国享家,到在相昆当长暖一段厉时间从内以法煤为刊主要申能源身的能宗源结似构不希会发领生变订化。蝇数据傲显示答,目盗前我具国煤伸炭消恰费量功占能装源总旨消费继量7海0%鉴以上毅1笛苦,我内国煤搁炭已境探明尼储量止占世绢界煤较炭总介储量历的3达3.袋8%辉,居骑世界颜第二就。袖厚煤茧层的传储量狐在我汪国探股明的滴煤炭免储量罩当中须就占采44止%,点这是纠我国平资源宪的优棒势愚五2采翻。腐因此庆在整扰个煤环炭行闪业的欢技术娱面貌途及经迈济效反益中巷,厚蓬煤层竞的开喷采占象有相怕当重惜要的翅地位国。厚

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28、停厚煤乡层,荒在这密种煤授层条地件下费采用薄的采低煤方著法一立致困参扰着痛人们蚂。谎近几呼年大绘采高飘技术友的成世功范膜例使奇我们野坚信清,大间采高蓬开采厘开始浑成为连我国杆厚煤朴层开婶采的溪采煤冤方法长之一妥。瓜一般稳情况松下绕认为翼大采恳高凯综采惭为采筋煤余高度广应大渗于怒3.危5 扑m(河即厚贷煤层兵定义担的下绩限)沈的综祖合机理械化开开采教。宫首先旁是以途神府封东胜榜矿区梯和晋富城寺芬河矿纵为代洞表的爱现代典化建迷设矿坡井,男依靠穴厚煤颤层赋沈存条僵件的锣优势因及引且进国锯外先摊进的盏综采预设备虑和管脉理模坐式,耽实现航了高娃产高检效。叹近年拣来、酿霍州临、新渐集、汇铁法劳、龙廉口、数

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30、百展垄,逐雾渐认约识到绿大采摆高开裕采不君同于锈普通便采高厕的特印点图,形标成了麦一套告围岩浊控制盼理论柿。算但随后着采记高和镜工作谅面长具度的金增加字,大奥采高疯采场辣覆岩翼活动忘规律腹有什顶么区凡别以侍及在晕此情用况下裕,支宿护阻息力的峰情况就发生振什么系变化狱。应在近貌几年喜的生俭产实吨践中随发现湿:现摇有的牢工作当阻力做计算省存在层两种贿情况铁。(1) 嫁工作厉阻力刺偏低请导致贫支架庸压死吴甚至剪损坏僵锄4山触大柳爆塔煤信矿1四20轻3工架作面寸煤层承埋藏券深度线为6臣0-堆70毕m,丝煤层催平均谎厚度筹为6虽.0烫m,涨使用旬ZY童35纪00种-2虑3/肃45渔掩护著式液涝压支肠架,

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32、阻哥力逐况渐增承大,浆先后羊使用节过的伴额定漆工作勿阻力爆有3朽50浴0k大N,润60赚00显kN妈,6舍70巧0k明N,响75逢90熟kN拿,1蕉08水00刮kN当,1全,2呼00罢0k安N 示,1薪68糟00渗kN柱等支秆架。懂根据吨张家储峁1琴52叫01盐试采施工作堪面矿研压观搁测,喘ZY免12腾00文0/凭28似/6荣3D恐型掩厅护式矮液压丈支架年额定表工作号阻力辆12匠00蚕0k涛N能该够满殃足工姓作面领顶板混压力斥需要驼。初城次来阀压时精,工运作面蹦中部狭1瞒0守的支掠架安芽全阀零开启复,肌表明窝所选哪液压封支架衫额定冒工作红阻力砖有较炒大的探富裕雨系数盛。将补会造统成一切定资您源

33、的涝浪费柱。获因此载,雁在相钱同地教质条黄件下荒,大悲采高访在采翠高和映工作残面长挺度不呢同候的柜上覆滴岩层锡的垮拔落规奥律哈是不阴一首样的淘。例完如李哈拉乳沟旗煤矿扒22考40风1-绕1恨工作站面晴长度值为掀12敲0.涉1青m,梦22副40局1-叙2倡工作灾面吉长度地为创28慈1.腊4毅m慢,唇22致40侨4工池作面哄长度恢为枪34万3.吊8拜m重。神某东补用连塔婚煤矿耕开采骨过程辈中由杏于采绳高的登变化兵,矿泻压规且律呈捐现的移变化孝等。羡关于盐大采胁高开田采中勇支架笋工作促阻力浮大小灵的确驰定需序要进沿一步榨的深营入研信究,捆为生汉产实散践具歇有一抗定指愧导意老义。萄因此蚀,本财论文胡的

34、研项究,残为较大采愈高在喘采高浪和工毙作面鱼长度村发生愧变化耻时吼顶板余控制刮提供谅理论腐指导锣。普1.虚1.榨2径课题丹研究瞒意义奖大采古高衰开采于技术群在我戚国已愤经经尖过了炭近几特十剖年的等发展敌,在遍理论逮和工锈程应队用方写面已接经取罚得乡显著榨的成拣就。构本公文寇以姨神东搅补连毯塔评和篮哈拉谜沟因矿捉为研城究对秩象针摔对大萍采高恐开采热在们采高艘和晃工作砌面长贺度候发生贫变化剑时,丽大采僻高矿漆压显提现规总律值及蝶在顶踏板控推制中退支护菠阻力哈大小饮的确鼻定礼等内叼容深布入研阴究,终建立躁大采转高的镰围岩搜及顶嚼板控照制抄理论半、指膨导大盟采高工开采舅生产断实践束。留1.橡2课厘题国

35、丢内外部研究悲现状搁及发临展状贫况党1.勤2.讨1饿大采竖高开腰采技峰术的缩研究堆现状吓及发孝展概埋况吵1)雀国外乏现状疏搬5歉被鹅6知加杯7稿旨英国蝇、德豆国、叶波兰申、日突本等俊国从厕20辉 世欢纪塌60哨年代驳就开必始了液采用厚大采劈高综遭采技仗术其。6坦0年滤代僻中断,日槐本设荣计了丑5m湾采高尖的液蹦压支孝架驶且交获得逐了日召本国宽家设史计奖暮。7叹0年姜代,梢波兰撕在7厉个采老煤工物作面辱使用乎了D折OM粉A-植25教/4肿5型沙两柱鼻掩护过式汽大采档高坦支架瓣,还杀开发扔出阶了P沉LO赖MA拦型护两柱讽掩护炕式大拉采高饰支架呀。1润98附0年货前西私德郝某母夏污特公诱司允设计蓝开

36、发倦出G共55止0-驶22蒜/6冠0掩浮护式供大采躁高封支架文,采其高起达到狗6.溜0m飘,在京威斯体特伐谊伦矿驾成功甚使用笨码5理址。1宪98馒7年赛,前层苏联芒煤矿欲在席43烦个采素煤工结作面懂开始回装备堆KM圾13爆0-涝4大剖型刑掩护冤式厉大采树高支收架,豆同时抹还研盈制了换KM摧14羊2型累、Y承KM决-4乐型、并YK孕M-糕5型恨支架妨;在之澳大对利亚训已探地明的裂煤炭提储量爱中抢煤层胖位于慰4.伞5m搏以上轨的高盟达数60项亿t榆,其取中阀在昆削士兰足就占玩有吴至少渣1/绪3的挂储量林,主池要采忙用长悦壁浩工作证面缎一次雄采全奖高采弓煤法必。精Da雄rt停br啄oo耕k煤龄矿傍、

37、M渐or缩an吃ba婚h 物No闷rt裙h煤提矿、迎We胁st句 W剃al西ls贡en予d煤莫矿和缸Go枝on植ye彼ll雁a 慕Ri景ve汽rs饿id佛e煤盘矿晚为澳处大利践亚长蓄壁大码采高谦综采侧开采氏厚煤番层的刃煤矿脾。8施0年慰代,气多元赵化产戒业的益融合北发展帆,冷许多曾高新部技术躲不断疯被引盏进嫌传统笨采矿设领域掌,许塔多国行家都档逐渐腰采用针了大锤功率坛可控咳传动水、旬机电堵一体波化设乏计、睁微机战工况川监测滨监控勒等先用进技澡术适蛇应艳各种茫煤层折地质竹条件篮下栗的综纳采设弃备。塑世界奖主要美产煤惠国家句一直类在钞努力湖研发承大采害高存综采屈设备榨,坏尽量炸使知大采奏高锐开采材

38、技术阶的应喂用范面围刷更加步广泛磨遥5灾浩定6青摔已7浆郑。疲2)萄国内杀现状塌渗8洲勉70巾年代辱末屑我国谁开始镜试验绒大采沙高寒(暗一次浆采全顿厚可)旨的采把煤方愚法,房至今水已经滴取得像了垫非常露显著术的成冰就。毅19俘78裤年麦我国法在介开滦围范各博庄矿抚引进惜63音20筐-2罪3/循45歼型货(德武国赫催姆夏叹特公杆司)诉掩护锄式大更采高间支架隐以誓及相产对赚应的竖采煤离运输奴设备屯,奥取得览了很种好的嫁效果虎。1盟98各5箩年西它山矿裹务局单官地妨矿栋首次避使用惠我国监自行稻研制注的炼BC垒52牙0-遥25益/4要7泊支掩尽掩护叮式综莫采支薯架,齿在3辅个月积综采订工作膨面采晶煤袜

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40、移大采饼高综谜采队析有8减个,陷平均制效率辛高达易21辰8t柱/工叮。拜例如刊20根00评年焰神东碎矿区烤的大动柳塔约矿委月产页量透最高绣达到斩90索万t口,全炎年产欢量为玻86陕0万赵t。叹活鸡件兔矿动在割引进康全套城设备陡的情逃况下夺日产验量达辅到5参7万岭t。像随着衬大采园高综批采技称术的昏发展吧,其即优势辈渐渐宣得到菠普遍西认可碌。大目采高派开采公技术惹的发淋展进耳入到到了一陕个新语的阶恩段,牲其中眨一部姑分工口作面违的年峰产量炒及平缘均效缴率达火到甚训至超润过国卖际先诱进水探平。椅20怜03爸年秘神东械公司握补连欺塔矿食综采裳工作庄面采须高犹4.沾5m睛并4.踏8m久。2客00绩4年

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42、种2.伞2社国内祥外矿下山压王力理妇论研滩究现粱状妨自奇从矿扛井开铸始吗采用泻长壁洲工作奥面城开采升技术监至今似,回隶采工搜作面区覆岩竹结构景及活瓶动规仁律途是采后矿学秀科研粗究的逢主要指问题吗之一贪。佳许多者学者梦通过味理论滔分析叉、金相似及模拟卫和数牵值分蓄析厕结合捡现场皇实测影等方来法研饺究盖工作导面覆额岩结漏构及锣活动猴规律酬,提袍出了振许多式关于列矿山拢压力呢的核理论扇及其香控制藏技术手。由斯于捧煤层姥赋存构条件咏的差狗异崭、研碧究人糖员宰从不纺同的氧角度渔,形陆成了都许多闪假说抢及其司相应站的和理论泡体系匆。这侧些静假说否和理所论搂都以得不同算角度拼说明阀了浸上覆州岩层吨结构何的形

43、策成过债程。蝴这些妨假说敌和理纲论快体系蜻在一来定程换度上锋对俭现场墙岩层仁围岩沟控制切具有宇相应屿的指创导意灶义。1、 搅压力礼拱假惧说御怒9狭待伞10纸冤鸟11逮傻德国意人哈妙克(辜W.桨Ha遍ck烟)和崖吉利述策尔丈 (辛G.秧Gi辞ll仁it雀ze煌r)既于1包92危8年哄提出晶。借风用巷税道顶封板岩明石的云成拱省作用悦,认奏为长凯壁采血煤工转作面彼自开互切眼质起也顿形成永压力御拱,晋随工能作面亏不断榴推进爆而扩钓大,围直至遇拱顶正达到国地表毯为止兽。此巷后,盟压力宾拱继友续扩查伸,彻在工矩作面学前方晕煤体坝内形度成前浙拱脚爹;后茅方垮佳落岩迷石上泳形成蔬后拱庙脚。狠支架唐承受三的压蹄

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45、浪受到创已垮盘落岩饿石的喇支撑定并未熟发生岗破断挪。在姑工作寒面的浮推进完中,燕悬伸垂长度窄很哑达到雀一定刊程度械就会定发生窝发生特周期筑性折蜓断 纵,引宅起周满期来泼压勺的发炊生窗。乘悬臂慢梁瓜假说秤可以蔽解释长工作正面近豆煤壁快处傻较远存处的逢顶板累下沉套量小套,支努架载问荷也画小倡、锈工作代面阅煤壁眯前方惭出现森的支脊承压陶力槐和工涉作面秃周期毕来压真现象以。既虽然邮提出锯了状许多昼计算土方法乎,勉与实先际所述测和扣数据唇相差饱甚远带。因哑此,负开采窗后上竹覆岩除层活破动规厚律狐还是蓝没有腊查明委。厕3、齿铰接堤岩块月假说始足14卡恼19夕50砌须19秋54期年,览原苏淹联的肯r放丹H墓

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48、一销步研舱究超。允4、煎预成升裂隙具假说嫂市14浪研在2检0世损纪演50器年代欣几乎兔与铰奔接岩笑块假订说在奔同一盆时期且,郊比利沿时学霸者化A胞拉震巴斯眠提出幻预成确裂隙拼假说鉴。秧此假蚂说的虎重要糠组成趁部分圾就是叮假塑把性梁溜。迈假说的认为萌:卸在采密动的卧影响尺下,桶工作盏面上馋覆岩羽层商结构腹的连烦续性跌由于详遭到纸破坏惊而成撞为非莫连续付体,烘在工慨作面肿周围玉出现萍了责三个奏区域失:摧应力赵降低兵区电、盲应力脸增异高善区和纷采动辉影响枯区。洗三个职区域崭同时爱随着渣工作竭面推努进相最应的厨向前旧推移继。班由于枕支承忍压力尿作用碗形成捉的各疫种裂蛙隙使神岩体喇发生夏类似肺塑性床体的

49、故很大贝的变剧形,收即所拴谓的校促“燥假塑抹性体汽”舅。周在自将重泽及其障上覆槐岩层来作用辽下支假塑显性体字发生数假塑灾性弯密曲致;朵在岩棒层下拨沉的局过程记中,清下部该下沉旧量花大于长上部粘岩层景下沉神量嫌时策就眉出现零了研离层逢。谜5、碍七十亩年代企以后挤采场练上覆客岩层爹结构碍理论味的成忙熟阶胜段繁6税0周芬80份年代度,注我国裹钱鸣爽高院菊士末和宋线振骐选院士恢相应群提出屋岩体伍结构聋的土“服砌体斧梁去”窗 和碌“课传递昆岩梁传”张理论援叛1津3宇发右1胸5社故讯1匀6膜醋提1钱7腰感。补19璃94航年,围钱鸣虾高院曲士林此基补础上喂又建圾立了倚“训s谢松R拒”挖稳定岩理论袭妨1档9鲜

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51、的叉煤层疮进池对比咐,实粪验与丹现场酬实测晴研究樱得出激以下土结论览:来慈压步肃距罚决定言于岩剩层的础特性屡及其语结构件,旅并不扑决定赌于开漂采煤世层厚箱度谢;浓由于粱煤层数厚度辆增加苹,顶目板下匹沉量虾增大挎,必寻须先疼规定触支架窜的可馋缩量屡;随扩煤层掀厚度获增加们,由鱼于岩塞层断槽裂而齿引起箩的来耗压强肿度都恢将增氏大。犬中国埋矿业偶大学龟郝海址金夹博士劫必20休币等园进一独步恰对罗大钟采高剧综采研工作坡面上铅覆岩弱体破计断位识置及朴其平样衡结延构进懂行了晶研究踩。主盘要通瞒过工识作面演上位维岩层伪移动旨实测宗、模蒜拟实绵验及他工作胃面矿雨压观农测。楼结果拴表明奥:大初采高孟综采扯工作夫

52、面基套本顶蚊断裂标的位叠置注通常秘是超她前繁工作恐面,少上覆忍岩层透存在栽着和尾放顶夫煤开骨采相末似锁但德比分热层开脉采层佛位更末高的椅平衡哀结构号。该剥结构顺是一矛个相伙对寻变化系的过沸程,叛在这元一过镜程中森,直寸接顶捕有朽多次悼破裂舞;平托衡岩蛮梁的照变形翻主要承与想直接岸顶的绘岩性壁和其缸损伤辆后的舰残余说强度笋有关耻。辅侯忠颈杰、茅黄庆我享魂福21迎享馋22抓畜等人活通过劈对神甚府矿肚区贺浅埋薪煤层唇大采脖高综丸采面侨矿压由显现撕规律隶的现喘场实筒测研杀究,效揭示支了浅罢埋含煤层架大采碎高像综采谎工作涌面来猛压期秘间有晶明显钉的顶械板吼台阶舰下沉剩和动魄载现州象,尾工作款面覆碗岩谅并

53、不达是 盏“责三带杏”夺,枯只有衬“击两带雹”烤,冒伐落带潮与料裂隙带带。打太原攻理工厕大学乖弓培支林火雷4是歉教授行通过咐关键哀层理零论封研究刷了3蕉.5负m碑6.缸0m滨采高巡采场荐上覆仙岩层满结构伸特征诵及运右动规缘律粮,得谱出厅结论满:泡关键凑层的储特征架、层博位及地分布弱是影您响奉采场稼上覆亭岩层齐垮落溜与接断裂介的主吉要因积素。跌当采霜高发筑生变魄化竭时抹“稠三带裁”加范围种的确爽定搅受闭关键驻层荣的层态位影伶响。欢一般摔开采绒高度水3情m延以上理时衬,关溉键层阀的特林征控想制丸垮落宿带高邮度。隔随着瓦采高其增加庙,直使接顶延厚度秤与采拳高比欣值越套大。迹大采灶高综虏采成一次回性炭

54、开采肆高度仇在摘大于垮3.牢5m糊时拳,垮朽落带命、州断裂禾带的祝范围篇要住比同贩厚度狸煤层董分层乌开采截相应直的范遭围大妙的多朋。名大采部高综驰采的前采场捷顶板跪岩层室的运赖动规剑律受及贴矿山虑压力苍较旁普通洒采高君有其婚特殊图性邮。址总之挪,济上述蹄国内区外对落大采蚁高综手采采稳场矿矩山压皱力规得律及掏其控史制进养行了房深入投的研释究。相但是笛诸多雾研究旧主要畅是针仗对使工作兔面采宴高在分6过m叶以下栏的依,倍随着念高产盟高效姨矿井腥的建帝设,叉工作澡面采屈高和上长度蓄在不恰断地触增加想,这所种情在况下街大采樱高综锁采工杆作面波覆岩谜结构扒及活丘动规才律发限生的俩变化公和支绳护阻滩力大斤小

55、的惑确定匹研究叛较少桃。幅1.看2.糟3削综采裁工作艇面领支架搜工作冈阻力而的研掉究豆目前避,屈我国衬诸多双学者弱从曾不同我角度揪对工溜作面劣采场纯条件尊及对杜顶板检控制租进行惨了研毙究秋,乌提出录了很恶多江综采槐工作缠面工姥作阻郊力的帖确定锣方法匪。白其中丢主要潮分为淋经验满估算爽法、暂现场车实测哑统计张法阵与美砌体距梁结灰构分森析法妄。猪1、捏经验喉估算牢法恼目前绘应用尘最广爬泛的栽方法辩就是呀经验邪估算并法。概由于接矿山肉开采瓶过程樱中存块在诸贝多因真素,邪在科甘学技天术方祝面不碍能全颗面的串做出臣结论欧,根欢据现持场生矩产经适验初悉步得洁出了途计算喇支架安工作凡阻力宽的方誓法。被我国才

56、提出亦了适床合自蛾己的锋经验吓公式半场23蕉酸,支删架合吵理的他工作拿阻力翅P为约:乐(僵1-泊1)毁式中数颠葱支架深承受虽的荷森载,敢kN垂;首辣采高迁,凑m丸;驱蒙岩块谦体积哑力刚,还kN逼/m舰3若;朵此种膨估算雄方法次常用感的是级4淹8岗倍采然高煮,此融方法队大部轨分适幸合于鸣普通写采高惕,不葬适合护于大设采高齿。2、 今现场们实测泪法猛许多吓学者冠随着灶对央矿压颤控制筒理论贴深入荒认识三,蝶初步槐开始捧采用柄现场循观测质结合佛数学偏分析载的技锦术手五段样对配工作虚阻力章确定冲方法闪进行凳了研达究。锦其中斗主要启有汪顶底少板移仅近量使法很、逮临界稼阻力乐法、逐老顶掏来压叛步距裂法和坊实

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