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煤层力学特征与瓦斯赋存状态演化采掘响应研究

发布时间:2018-01-25 01:56

  本文关键词: 煤层应力 瓦斯压力 采掘扰动 时间效应 掘进速率 出处:《中国矿业大学(北京)》2013年博士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:本文运用现场实测、数值模拟和理论分析等综合研究方法,系统深入研究了采掘扰动影响下煤层力学特征和瓦斯赋存特征。研究表明:采动影响下侧向实体煤力学特征受控于采场围岩应力壳的发展演化,应力壳壳基的力学状态对其应力场、破坏场、位移场有决定性影响。实体煤巷道开挖后,周边围岩中形成连续包络的应力集中区,呈“盲管”状向掘进工作面前方延伸,掘进工作面处于其包围下的低应力区。沿空巷道掘进扰动应力与应力壳壳基处高应力交互影响,,呈现明显的动静应力场耦合效应,并导致沿空巷道围岩力学特征的非对称性。掘进工作面推进速率与周边围岩受扰动影响程度成反比,适当提高巷道推进速率,有利于改善围岩力学状态及其稳定性控制。掘进工作面煤层瓦斯压力变化受控于采动应力,呈现出随采动应力增大而增大、减小而减小的耦合作用规律,通过实施煤层降压措施可以有效改善采掘扰动下的煤层应力分布与瓦斯赋存状态,有效消除煤与瓦斯动力灾变隐患。研究成果丰富了掘进巷道矿压理论,为掘进巷道矿压控制及煤岩瓦斯动力灾害防治提供了理论依据,对实现煤炭安全生产具有重要意义。
[Abstract]:In this paper, the field measurement, numerical simulation and theoretical analysis are used. The mechanical characteristics of coal seam and gas occurrence under the influence of mining disturbance are studied systematically. The results show that the mechanical characteristics of lateral solid coal under the influence of mining are controlled by the development and evolution of stress shell in surrounding rock of stope. The mechanical state of the stress shell has a decisive effect on the stress field, failure field and displacement field. After the excavation of the solid coal roadway, the surrounding surrounding rock forms a continuous envelope stress concentration area. "Blind pipe" shape extends to the front of the heading face, and the driving face is in the low stress area surrounded by it. The interaction between the disturbance stress and the high stress at the shell foundation of the stress shell along the goaf roadway. It shows obvious coupling effect of dynamic and static stress field and leads to the asymmetry of mechanical characteristics of surrounding rock along goaf. The advance rate of heading face is inversely proportional to the disturbance degree of surrounding rock and appropriately increases the driving rate of roadway. It is beneficial to improve the mechanical state of surrounding rock and its stability control. The change of gas pressure in coal seam of heading face is controlled by the mining stress and presents the coupling action law of increasing and decreasing with the increase of mining stress. Through the implementation of coal seam pressure reduction measures can effectively improve the coal seam stress distribution and gas occurrence state under mining disturbance, effectively eliminate coal and gas power disaster hidden danger. The research results enrich the tunneling roadway pressure theory. It provides a theoretical basis for mine pressure control and the prevention and control of coal and gas dynamic disasters in tunneling roadways. It is of great significance to realize the safety of coal production.
【学位授予单位】:中国矿业大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TD712;TD32

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