薄及中厚近距离煤层群垮落法上行开采研究.pdf

中图分类号卫蛩2 学科分类号丝垒3 Q Q 论文编号 安徽理工大学 硕士学位论文 薄及中厚近距离煤层群垮落法上行开采研究 作者姓名黄飞 专业名称采矿工程 研究方向 芷出压应量蚩屋控剑 导师姓名鏖堂丕直级工程堙 导师单位塞邀理工太堂 答辩委员会主席包正明 论文答辩日期2 0 1 3 年6 月7 日 安徽理工大学研究生处 2 0 1 3 年6 月1 0 日 S t u d y o nC a v i n gM e t h o d A s c e n d i n gM i n i n go f C l o s e d D i s t a n c eT h i na n dT h i c kS e a m s C a n d i d a t e S u p e r v i s o r H u a n g F e i L i a oX u e d o n g E n e r g yS o u r c e sa n dS a f e t yS c h o o l A n H u iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y N o ．16 8 ，S h u n g e n gR o a d ，H u a i n a n ，2 3 2 0 0 1 ，P ．R ．C H I N A 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导烬指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得安徽理王盍堂 或其他教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名童。五 日期z 0 8 4 - 一 ／_ o 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解安邀毽王太堂有保留、使用学位论文 的规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位 属于安徽堡王太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权 安徽理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇 编学位论文。 保密的学位论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名尝色签字日期捌弓年‘月／。日 导师签名签字日期历一年多月／b 日 摘要 摘要 上行开采技术在我国煤矿开采中的应用，不仅在提高经济效益方面起到重要作用，而 且在特定地贾隋况以及开采条件下的安全生产方面提供巨大技术支持，科学利用上行开采 为煤矿安全生产服务已经I 劫个值得研究的重要问题。因此，研究匕行开采覆岩运动规 律，探讨其作用机斜菇削测喜重要的理论价值和实践意义。 针对某矿为保持矿井稳产采用匕行开采技术的要求，通过现场取芯获得围岩力学参数， 并根据现场实际开采状况建立三个不同开采模型，运用了理论计算、相似材料模拟、数值 模拟相结合的手段对匕行开采进行研究；首先借助“三带”判别法、比值判另| J { 去、围岩平 衡法对三个模型进行E 行开采可行性理论研究，发现三种判别方法对特定地质情况和开采 条件下存在不致性；继而利用相似材料模拟和数值模拟方法对三个模型的工作面矿压显 珊规律、围岩应力场向前乃觇律、围岩住籀窍曰戮见律、围岩利朔僦以及塑性区分布期 牢幸} i 茳 行了模拟研究，并就开采顺序对覆岩运动的影响以及上行开采两巷布置方式进行了宏观研 究。实验结果发现三个模型中，6 煤组整体连续性均未受到破坏，亦未发生台阶下沉、应 力集中异常等对匕行开采造成重大影响的矿压现裳。为了进步探究该矿匕行开采的可行 性，利用“注水渗流法”对现场工作面回采后“两带”的高度进行测量，结果发现采高5 ．5 m 时工作面项板垮落带发育高度为1 4 ～1 6 m ，导水裂缝带发育高度为5 0 ～5 4 m ，与相对应模型 的理论计算、相似材料模拟及数值模拟结果较吻合。综合匕述研究结果，该矿近距离煤层 群垮落法匕行开采可行，同时便4 面揭示了部分经验公式在特定地质情况与开采条件下的应 用有待完善。 图【3 5 】表[ 1 5 】参[ 5 5 】 关键词匕行开采；近距离煤层群；覆岩运动规律；三带 安徽理工大学硕士学位论文 A p p l i c a t i o no f 勰嘲记i 1 1 9 面I l i I l gi nc o a lm i n j l 略i n 嘶n o to n l y 脚a ni m p o m mr o l ei n i m p r o 嗵e c o n o r n i ce f f i c i e 斌％a n da l s op r o v i d e sag r e a tt e c h n i c a ls u p p o r to ns a f e t yl r a l u c f i o ni n t h e 即砌cg e o l o g i c a la n d 蛾c o n d i t i o n , s c i e n t i f i cu t i l i z a l i o no fa s c e n d i I 】gm h a k n gf o rc o a l m i n es a f a yp l i l d l g 蚵o nS e l v i c eh a sb e c o m em 证驴。吨臧i s s u e ．T h e r e f o r e , s t u d yo nl h el a wo f o 、，a 慨s t r a t am o v 即a e n ti n 签c e 幽gm h - a r gh a st h ee x t r e m e l yi Ⅱl p | 删1 h ∞I yv a l u ea n d p m e l i c a ls i g n i f i c a n c et oe x p l o r ea b em 蛐o f a s c e n d i n gm i n i n g ． F o ram i n et om a i n t a i nt h es t a b l ep r o d u c l i o na s e e n c U n gm i n i n gt e c h n o l o g yi su s e d ，e 珂o u g h t h ef i e l dc 0 ∞t oo b t a i nt h em e c h a n i c a lp a t a m e t e 略o fr o c k , a n da c c o r a j l l gt ot h ea c t u a lm i I l i n g S i R l a l i o nt oc r e a t ef f c e ed i f f e r e n tw a m gm o d e l ，咖t h el h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o n , s i m i l a rm a t e r i a l 鲕I I I 止正0 n 越l dm Ⅲ橱j c a ls i m u l a t i o nt os t u d yl h e 嬲c e 她m 弼n 孚F i s t , t h e ’ l h r e ez o n e s ”m e l l 皿 r a t i om e t h o d ．，r o c kb a l a n c em e t h o dw a su s e dt os t u d yt h et h e o r yf e a 姗i t yo f a s e e n d i n gm i n i n gf o r l h el h r e em o d e t , f o u n df f 脚tl t l r e ek i n d so fd i s c r i m i n a n tm e t h o do n 删c g e o l o g i c a la n dm h l i n g c o n d i t i o ne x i s t si 1 1 c m s i 斑孤哪T h e nf i l es i m i l a rm a t e r i a ls i m u l a t i o na n dn u m e r i c a ls i m u l a t i o n m e f f l o dw e r eu s e dt os a x t ya p p e a rl a wo fm i n i n gp r e s s u r ef o rI n i n 吨f a c e , 鼬陀嚣d i s t f f o u l i o n , d i s p l a c e m e n td e f o n m l i o nl a w , a E r o u n d h gr o c kf a i l u r ec b 卸田c 眙d s d c sa n dd i s t n b d l i o no fp l a s t i c z o n e , 蝴n o m i cr e s e a r c ho fl f i ei n f l t 瑚o et oo v e r l y i n gs 嗽o fm j l l i D g ∞q I 燃a n d r o a d w a yh y o u to f a s c e n d i n gm i n i n gw a s a l s om a d e ．T h eo 甲豇岫内幔nl l l 扯i I l 雠t l Ⅱe em l e l ， t h ew h o l e6c o a lg r o u pc o n t i n u i t yV C d Sn o tb a d l yd a m a g e d ，b e n c hc o n v e r g e n c ea n ds l i n g s c o n c e n t r a t i o na n o m a l y p h e n o m e n o nw h i c hr e s u l ti ns i g n i f i c a n ti m p a c to na s c e n d h a gm h t n gw e r e n o t h a p p e n e d t o o ．I n o r d e r t o f i 以埘蛐r t h e f e a s i b i l i t y o f a s c e n d i n g m i n i n g , ’ w a t e r s e e p a g e l a w ’ w a su s e dt om e a s u r e 吐玲h e i g h to f ’‰b e l t s ”a l t e rt h es o f i nw a sm h c d , t h er e s u l t sr e v e a l e dt h a t t h ec a v i n g 础k 姆h to f r m i l l g 蚴i s1 4 ～1 6 m , t h eh e i g h to ff r a c t u r e d 础i s5 0 ～5 4 m , i ti n g o o da g r e e m e n tw i t hl h e o r e t i c a lr e s a 岖s i m i l a rm a t e r i a ls i m u l a l i o na n dn u m e r i c a ls i m u l a t i o n r e s u l t so f t h eC 0 衄圈p 0 她m o d e l ．B a s e do nt h ea b o v ea n a l y s i s t h ea s c e n d i n gm i n i n go fc l o s e d d i s t a n c es e 卸T f l si sf e e b l em a da l s oi e v e a l ss o m ee m p i r i c a lf o r m u l au n d e rt h e 卿a lg e o l o g i c a l c o n d i t i o n sa n d m i n i n gc o n d i t i o n st ob ep e r f e c t e d ． F i g u r e [ 3 5 ] ；T a b l e [ 1 5 ] ；R e f e r e n c e [ 5 5 】 K e y W o r d s 嬲o e 础n g m i I l i l l g ’c l o s ed i s t a n c ec o a ls e a m s , l a w o f o v e r l y i n gs u m m o v e m e n t , t h r e ez o n e s I I 目录 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯J A b s W a e t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．Ⅱ 1 宝{ } 论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 课题的提出与研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 ．1 课题的提出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 ．2 课题研究意义⋯⋯- ．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 l2 上行开采研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 121国外上行开采研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 12 ．2 国内硼芗口嗲盼吠⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。3 13 研究内容与方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 ．3 ．1 硼院内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 ．3 ．2 技术研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 2 ．上行开采可行性理论判据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 2 ．1 影响上行开采的主要因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 2 ．2 上行开采可行性理论判定方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。7 2 3 采区地质概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．13 2 A 岩石力学性质及研究模型建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 2 ．5 上行开采可行性理论计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．18 2 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 0 3 上行开采可行性相似材料模拟研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 3 ．1 概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 l 3 ．1 ．1 相似理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 3 ．1 ．2 试验研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2 3 2 模型试验设计及模型铺设⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2 3 ；2 ．1 模型方案设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 3 ．2 2 ．材料相似比及配比参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 4 3 ．2 ．3 加载系统及量测设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。2 8 3 ．3 相似材料模拟数据分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．31 3 ．3 ．1 工作面矿压显现规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 l 3 ．3 2 工作面超前支承压力分布规徽⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 2 3 ．3 ．3 匕覆岩层破坏特征及规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。3 3 T l T 安徽理工大学硕士学位论文 3 ．3 ．4 顶板岩 煤 层位移变形规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 3 ．4 本章小练⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 4 上行开采数值模拟研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 4 ．1F L A C 3 D 数值软件简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 4 ．2 模型建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 0 4 3 模拟结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 l 4 ．3 ．1 下部煤层开采后围岩应力场分布规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 1 4 ．3 2 下部煤层开采后臣岩位移场分布规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 4 4 ．3 3 下部煤层开采后围岩塑性区分布规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。4 6 4 ．3 ．4 开嗣幌暾寸围岩应力与塑性区的影响⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 8 4 3 ．5 E 部煤层工作面不同布置方式围岩应力与塑性区分布规律⋯⋯⋯⋯．5 0 4 A 楫小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5l 5 上行开采工程应用研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 5 ．17 1 3 工作面地质条件与两带高度实测研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 5 ．1 ．1 煤层赋存与顶底板情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 3 5 ．1 2 构造及水文地质条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 4 5 2 匕行开采巷道的布置方式与支护研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。5 4 5 ．2 ．1 巷道的布置方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。5 4 5 ．2 ．2 巷道的支护方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。5 5 5 3 本章小缔⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 6 结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 7 6 ．1 主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 7 6 ．2 不足与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 7 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。5 9 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 2 作者简介及读研期间发表的论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 3 目录 C o n t e n t s A b s l r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．⋯．．．．．．⋯．．．．．．．⋯⋯⋯．I I m a p 橱1 I n i x x i u c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 T o p i c a n d R e s e a r c h S i g n i f i c a n c e ⋯．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯1 1 ．1 ．1 S W e e t s u p p o a _ ．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯．．．⋯．．．．，．．．．．．1 1 ．1 2R e s e a r c h S i g n i f i c a m e ．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯．．．⋯．．．⋯⋯．．．⋯⋯．．2 1 2R e s e a r c hs I 咖s 匝A ∞a l d h 塔Ⅳ【i 1 1 i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 2 ．1 F o r e i g nR e s e a r c hS l a m s ⋯⋯．⋯．⋯．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯．．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 ．2 j D o m e s t i cR e s e a r c hS t a t u s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 ．3R e s e a r c hC o n l e n t sa n dM e t h o d s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 ．3 ．1 C o n t e n l so f R e s m r 血⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 1 ．3 2M e f l a o d so f R - e s 甍u f c h ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 U m t X e r2A s c e n d i n gN f m i n gF e a m q m yC r i t e r i o n ⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯．．．．．⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯．．．．6 2 ．1M a i nI n f l u m c i n gF a c t o r so f T h e A s c e n d i n gl 恼f i n g ．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯．⋯．．．6 2 ．2 T h e o r yM e t h o dt o 蛐T h eF e a s i b i l i t yo f A s c c n d i n gI v f m i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 ．3 M 【i n i n g A I 髓G 。c 帖粤j c a IS u r v e y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 2 AM e c h a n i c a lP r o p e r t i e so f R o c ka n dT h eM o d e l ⋯⋯⋯．．⋯．．．．．．．．．⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．．⋯．．．1 5 2 ．5T h e o r e t i c a lC a l c u l a t i o nf o rF e a s i b i l i t yo f A s e e n d i n g 1 V f i n i n g ．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．⋯．⋯⋯⋯．．．．1 8 2 ．6 C t m t X e rS u m m a r y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．⋯⋯．．．．．．⋯．．⋯⋯⋯⋯．．．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．⋯⋯⋯．⋯．⋯．．⋯⋯⋯．．2 0 C t m p t e r 3 S i m i h r M m e f i a lS i m u l a f i 皿A s c 砌n g M j n i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 3 ．1O v e r v i e w ．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 3 ．1 ．1 S汹Theory．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．l 3 ．1 - 2 C o n t e n t o f E x p e r i m e n t a l R e s e a r c h ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。．2 2 3 ．2M o d e lD e s i g nT h e L 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⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。5 1 C m p t 凹5o n 懒A p p l i c a l i o no f A s c c n d i n gN f i n i n g ．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯．．5 3 5 ．1 O c o l o g i c dC o n d i t i o m o f 7 1 3W o r k i n gF a c ea n dM e a s t a e m o n t o f T w oB e l t ．⋯⋯⋯⋯5 3 5 ．1 ．1 C o a lS e a mIl c c l ⅡⅡm o eC o n d i t i o n s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 3 5 ．1 2 a n d H y d r o g c o l o g i c a lC o l l d i 五o n s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 4 5 ．I ．3 ，1 1 砖r e s u l t s o f F 记l d T e s t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。5 4 5 2 R o a d w a yL a y o u t a n d S u p p o r tR e s e a r c ho f A s c e n d i n gN f i n i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 4 5 ．2 ．1 L a y o u to f R o a d w a y ．．．．．⋯⋯．．⋯．．．．．．⋯⋯．．．⋯．．．．．⋯．⋯⋯．．．．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．⋯⋯⋯5 4 5 ．2 2 S w a r to f R o a d w a y ⋯．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯．．⋯．⋯⋯⋯．⋯．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．5 5 5 ．3 C h a p t e rS t u m n a 巧⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯．⋯⋯⋯⋯．．．．．．⋯⋯⋯⋯．．．．5 5 a b a p 嘧6 C o n c l u s i o na n dR c n 衄r k so nF u t u r eR e s e a r c h ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 7 6 ．1M a i n C o n c l u s i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 7 6 2P r o b l e m s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．． ；7 R e f e r 饥c c ．．．⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯．．⋯⋯．．⋯．．．．．⋯⋯⋯．．．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．⋯⋯．⋯．．．⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．．．5 9 C o m p l i m e n t ．．．⋯⋯．．．．⋯⋯．．．．．⋯⋯．．．．．．．．．．⋯．⋯．．．．．．．．．⋯⋯．．．．．．．．．．⋯⋯⋯．．．．．．．．⋯⋯⋯．．⋯．⋯．．⋯．．．．．．．⋯⋯．⋯⋯．．．．．．6 2 R e n a m e o f A u t h o r ．．．．．．．．⋯⋯．．．⋯⋯．．．．．．⋯⋯．．．．．．⋯．．．．．．．．．⋯⋯．．．．．．⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．6 3 V I 1 绪论 1 ．1 课题的提出与研究意义 1 ．1 ．1 课题的提出 我国是能源消耗大国，而煤炭的消耗占主要地位【Ⅷ，近3 0 年内在一次能源生产和消 费构成中占据7 0 0 ／描。天然气、石油和水电的飞速发展将导致煤炭资源所占比重有所诫 小，但因为与其他国家相比我国是煤炭资源大国，不久的将来，煤炭占主要地位的消费方 式在我国不喾动摇。宾S 而，我国掳泼资源的司并静撞较为贫乏，人均占有量相比其他国家 少之又少，又加上人为因素和技术因素对煤炭资源造成巨大浪费。尤其是东部矿区的生产 规模越来越大，开采强度增加，浅埋煤层和自然地质赋存条件较好的煤层已波开采殆尽， 以提高煤炭资源采出利用率，实觋厕哆棚艮务年限的最大化为出发点，我国矿井生产向深部 煤层开采、遗既噪炭复采方向发展，使煤炭资源的社会效益得到最大限度达到提高，对促 进矿区经济的繁荣和可持续发展意义深远。 我国煤矿中现在应用频率最高也是最成熟的开嗣回彰弓式是下行开豸P 叼，它的开采 方式是如果煤层是厚煤层欲使用分层开采，则先回采上分层煤再回采下分层煤；如果是煤 层群开采，先回采处于上部的煤层继而回采处于下部的煤层。但下行开采不是通用也不是 没有瑕疵的开采方式，在特殊情况下还会发生下行开采方式造成巷道掘进和维护工程量升 高的现象，其相应增加了煤炭开采成本。于是，特殊开采技术条件和地质隋况下的上行开 采方式应运而生，自习干采1 1 孓。懒是在同个煤系地层内，含有两个煤层或者多个煤层 时，首先开采处于下部的煤层，待覆岩移动稳定后，回采上部煤层的开采方法。上行开采 技术的产生与其在矿井中的应用极大丰富了我国的煤炭开采技术，对特殊情况下不能下行 开采或者下行开采经济效益差，此时可以利用匕行开采或者匕行开采与下行开采相结合的 方式对煤层进行回采，经过多年理论研究与开采实践的验证，我国上行开采技术F j 渐成熟， 为我国矿并4 j 立呷乍出重大贡献。 某矿6 煤组属于薄煤层、可采率低目掾层属于不稳定煤层，为实现矿井稳产的要求， 首先开采下部煤层较厚煤质较好的7 煤组。为了实现矿井服务年限的最长化，避免赫碳资 源的浪费，6 煤组的回采在所难免，因此需利用到上行开采技术。上行开采可行性的研究 是个较为复杂的课题，它受层间距、岩层结构、岩层性质等诸多因素的影响【l - ／_ o o ] ，因此 为满足矿井稳产的要求，避免煤炭资源的浪费，该矿6 煤组与7 煤组开展薄及中厚近距离 煤层群垮落法上行开采具有一定研究意义。 安徽理工大学硕士学位论文 利等量合理利用上行开署￡技术，在安全生产、高激、高产- 和提高社篁逢笛黜中发挥着 积极作用，在特定开采条件和安全生产要求下上行开采较下行开采优势明显。因此，在煤 矿安全生产中开展匕行开采的实践与应用意义重大，以及研萄压距离煤层群巨奔茗珐匕行开 采的围岩运动规律，科学利用上行开采技术有着极其重要的理论价值和现实意义。 据统计，国内遗留煤炭资源丰富，但随着矿井开采规模的不断提升、机械化尚眇 井生 产中集中的应用，矿井煤炭资源面临严峻挑战，原来受地质条件影响或者开采技术约束的 遗留煤炭资源急需被复采I 硼，而上行开采技术的优势殖叫勰中显现明显。谚矿匕行开 采的成功，可缓解矿井产量的压力、避免煤炭资源的浪费以及充分延长矿井服务年限，并 为其他类似条件的矿井提供了相关开采经验和技术指导。 1 ．2 上行开采研究现状 1 ．2 ．1 国外研究现状 地_ 女} 蜮洲的国家渡兰蝣擞沥e 菠为丰富，国民经济产业的重要瞄菇嵌彭纂炭，然而其三 下压特i 卿像较严重，其单纯建筑物下压煤总量就已绮迢越11 0 亿吨大关，为了尽快采出建 筑物下遗留的宝贵煤炭资源，该国相关研究人员早在1 9 2 0 - - 1 9 3 0 年，