相邻及孤岛工作面防水隔离煤柱留设理论基础研究

发布时间：2017-10-31 20:44

  本文关键词：相邻及孤岛工作面防水隔离煤柱留设理论基础研究

  更多相关文章： 防水隔离煤柱 留设程式 极限平衡理论 强度准则

【摘要】：防水隔离煤柱的合理留设是采空区积水防治的关键技术,与煤层赋存条件、煤及上覆岩层物理力学性质以及工作面布置等众多因素密切相关。本文通过实验研究、理论建模及现场验证等手段,针对防水隔离煤柱的合理留设问题进行了系统研究。基于采场应力重分布理论和极限平衡理论,考虑了煤体破坏形式,将防水隔离煤柱分为极限平衡区—弹性核区—水压破坏区,为进一步分析和确定防水隔离煤柱整体宽度构建了合理的框架;应用极限平衡理论和抛物线型强度准则,采用分离变量法,确定了极限平衡区宽度;考虑矿压、水压作用,选用统一强度理论,采用半逆解法,确定了弹性核区宽度;考虑水的浸润软化作用,确定了水压破坏区宽度;通过力学建模量化分析了采空区宽度、煤层埋深、地应力、水压等赋存地质因素以及煤柱高度、煤岩体拉压强度、浸水弱化性、煤体孔隙变形能力等结构强度因素与防水隔离煤柱宽度关系;为方便实际工程应用,编写了防水隔离煤柱留设程式,讨论分析了留设参数的选取原则和计算方法,为现场实际煤柱留设工作做出了有益的指导;为获取防水隔离煤柱力学模型参数,进行了抗压强度点荷载实验及抗拉强度、地应力水压致裂试验,为模型参数分析及实际工程应用奠定了基础;将本文研究成果应用于董家河矿防水隔离煤柱留设工作,计算得到极限平衡区宽度为2.83m,与该矿钻探队超声无损探测结果相近;面间防水隔离煤柱整体宽度为30m,与前期预留防水隔离煤柱整体宽度相符。本文基于以上研究工作,初步建立了防水隔离煤柱留设体系,为解决类似工程问题提供了借鉴性的研究方法,为进一步丰富和深化该类问题的研究体系铺设了良好的基础。
【关键词】：防水隔离煤柱 留设程式 极限平衡理论 强度准则
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD745;TD822.3
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 选题背景及研究意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-12
• 1.2.1 国外的研究现状8-10
• 1.2.2 国内的研究现状10-12
• 1.3 本文研究的主要内容12-13
• 2 防水隔离煤柱合理宽度理论模型分析13-32
• 2.1 煤柱稳定性影响因素分析13-16
• 2.2 力学模型的建立16-18
• 2.3 力学模型的求解18-30
• 2.3.1 强度准则分析18-22
• 2.3.2 极限平衡区宽度确定22-25
• 2.3.3 弹性核区宽度确定25-30
• 2.3.4 水压破坏区宽度确定30
• 2.4 防水隔离煤柱合理宽度确定30-31
• 2.5 小结31-32
• 3 煤柱设计程式分析32-39
• 3.1 煤柱设计步骤32
• 3.2 煤柱优化设计程式32-38
• 3.2.1 防水煤柱设计相关参数获取32-35
• 3.2.2 极限平衡区宽度确定35
• 3.2.3 弹性核区宽度确定35-36
• 3.2.4 水压破坏区宽度确定36
• 3.2.5 确定面间煤柱宽度36
• 3.2.6 孤岛煤柱宽度确定36-38
• 3.3 小结38-39
• 4 模型力学参数实验39-57
• 4.1 点荷载实验及煤岩抗压强度的确定39-44
• 4.1.1 点荷载实验原理39-41
• 4.1.2 煤岩抗压强度的确定41-44
• 4.2 水压致裂实验及煤岩抗拉强度、地应力的测试44-56
• 4.2.1 水压致裂理论模型44-52
• 4.2.2 抗拉强度及地应力测试52-56
• 4.3 小结56-57
• 5 董家河矿防水隔离煤柱留设应用57-65
• 5.1 参数获取57-58
• 5.2 极限平衡区宽度确定58-60
• 5.3 弹性核区宽度确定60-62
• 5.4 水压破坏区宽度确定62-63
• 5.5 董家河矿面间煤柱宽度确定63
• 5.6 董家河矿孤岛煤柱宽度确定63
• 5.7 小结63-65
• 6 结论65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.2 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-72
• 附录72
• 攻读硕士学位期间发表的论文72

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