沿空留巷顶板预裂爆破机理研究

发布时间：2017-10-24 23:27

  本文关键词：沿空留巷顶板预裂爆破机理研究

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【摘要】：顶板压力大和巷旁支护困难已经成为沿空留巷过程中亟待解决的问题。采用预裂爆破切顶可以减小顶板悬臂长度,缓解巷旁支撑压力,确保顺利留巷。因此,研究沿空留巷顶板预裂爆破机理具有重要的理论和现实意义。本文以常兴煤矿5203回风顺槽沿空留巷工作面为工程背景,综合运用理论分析、实验室实验、数值模拟和现场工业性试验等手段,系统研究了顶板预裂爆破机理,深入分析了预裂爆破原理和成缝机理,重点探讨了预裂爆破参数的意义和优化,分析了预裂爆破切缝效果和顶板变形垮落规律。取得了如下研究成果:(1)进行了煤岩的物理力学特性试验,获得了煤岩的密度、抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、动态加载下煤岩的力学参数等,分析了煤岩的应力应变关系。(2)研究了切缝药包预裂爆破的原理和成缝机理,分析了影响预裂爆破效果的装药量、不耦合系数和爆破孔间距等参数,给出了各参数的合理范围。(3)通过LS-DYNA动力分析软件建立数值计算模型,对比分析了装药量、孔间距和不耦合系数对应的爆破效果,结合相似小模型试验优化确定了装药量、不耦合系数和爆破孔间距。(4)开发了沿空留巷顶板预裂爆破相似材料试验,分析了预裂爆破的切缝过程和效果,研究了预裂爆破的作用和机理,分析了预裂爆破顶板应力特征和变形规律。(5)建立了巷道自然悬顶和切落悬顶的结构力学模型,得到了内力和位移量的解析解,分析了内力和位移量的变化规律。(6)提出了沿空留巷预裂切顶爆破方案,在常兴煤矿5203回风顺槽沿空留巷段成功实施,效果显著。
【关键词】：沿空留巷 预裂爆破 机理 参数优化 相似试验
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD235
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-17
• 变量注释表17-18
• 1 绪论18-24
• 1.1 研究背景与意义18-19
• 1.2 国内外研究现状19-22
• 1.3 研究内容与技术路线22-24
• 2 围岩物理力学特性研究24-37
• 2.1 试验方案设计24-28
• 2.2 煤岩物理力学特性28-35
• 2.3 本章小结35-37
• 3 预裂爆破关键理论分析37-44
• 3.1 切缝药包预裂爆破理论37-41
• 3.2 预裂切缝形成机理41-43
• 3.3 本章小结43-44
• 4 预裂爆破参数优化研究44-65
• 4.1 数值模型建立44-47
• 4.2 装药量参数优化47-51
• 4.3 孔间距参数优化51-55
• 4.4 不耦合系数参数优化55-59
• 4.5 预裂爆破相似模拟59-63
• 4.6 本章小结63-65
• 5 预裂爆破规律相似试验研究65-79
• 5.1 试验方案设计65-68
• 5.2 预裂爆破效果分析68-74
• 5.3 预裂爆破顶板变形垮落规律74-78
• 5.4 本章小结78-79
• 6 预裂切顶爆破工程实践79-100
• 6.1 预裂爆破顶板结构分析79-88
• 6.2 预裂切顶爆破现场实施88-93
• 6.3 预裂切顶爆破效果监测93-98
• 6.4 本章小结98-100
• 7 结论100-102
• 参考文献102-106
• 作者简历106-109
• 学位论文数据集109

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本文编号：1091058