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层次结构底板采动破坏深度的解算与分析

发布时间:2018-08-25 15:02
【摘要】:底板突水是一个复杂的地质力学过程,受多重因素的影响,而底板突水机理是仍未彻底解决的难题。目前,对于底板阻隔水性能的研究已较多,但是其中关于底板岩性及其组合结构对阻隔水性能影响的理论研究较少,特别关于采动条件下基于层次结构底板的变形破坏深度解析计算研究明显不足。首先,本文总结了已有的底板突水机理和底板采动破坏深度解析计算成果,针对存在的问题,提出了平均模量法,实现层次结构底板向似均质底板模型的转换;基于似均质底板模型,运用MathCAD软件计算出该模型底板的破坏深度后,结合平均模量法公式,推导出了层次结构底板采动破坏深度的理论解析方法。其次,对影响层次结构底板采动破坏深度的因素进行了分析,确定了其主要影响因素之一为底板岩性及其组合结构。结合上述理论解析方法,假定了底板不同软、硬岩层的层位组合以及不同软、硬岩层的厚度比组合两种对比实验。对两种实验进行了理论解析计算,并对结果进行分析,研究了在采动矿压作用下底板岩性及其组合结构对底板破坏深度的控制作用。根据上述两种对比实验的假定条件,构建数值模型,运用FLAC3D软件进行数值模拟,进一步研究分析了底板岩性及其组合结构对底板破坏深度的影响,并将所得结果与理论解析方法所得结论进行了对比。最后,结合新陶阳煤矿10405工作面的地质情况,运用理论解析计算、数值模拟和经验公式计算三种方法分别求解该工作面的底板破坏深度,对比三种方法的计算结果,验证了本文提出的理论解析计算方法的可行性。
[Abstract]:Floor water inrush is a complicated geological and mechanical process, which is affected by many factors, but the water inrush mechanism of bottom plate is still a difficult problem that has not been solved thoroughly. At present, there are many researches on the water barrier performance of the bottom plate, but there are few theoretical studies on the influence of the lithology of the bottom plate and its combined structure on the water barrier performance. Especially, the analytical calculation of deformation and failure depth based on hierarchical floor under mining condition is obviously insufficient. Firstly, this paper summarizes the existing mechanism of water inrush and the analytical calculation results of the mining failure depth of the bottom plate. Aiming at the existing problems, the average modulus method is put forward to realize the transformation from the hierarchical structure floor to the homogeneous floor model. Based on the homogeneous floor model, the theoretical analytical method of the mining failure depth of the floor plate with hierarchical structure is derived by using MathCAD software to calculate the failure depth of the bottom plate of the model, combined with the formula of the average modulus method. Secondly, the factors affecting the depth of mining failure of bottom plate of hierarchical structure are analyzed, and the lithology of floor and its combination structure are determined as one of the main factors. Combined with the above theoretical analytical method, two kinds of comparative experiments are assumed: the combination of different soft and hard strata and the combination of thickness ratio of different soft and hard strata. The theoretical analysis and calculation of the two experiments are carried out and the results are analyzed. The control of floor lithology and its combined structure on the depth of floor failure under the action of mining pressure is studied. According to the hypothetical conditions of the above two comparative experiments, the numerical model is constructed, and the numerical simulation is carried out by using FLAC3D software. The influence of the lithology of the bottom plate and its combined structure on the failure depth of the bottom plate is further studied and analyzed. The results are compared with the theoretical analytical results. Finally, combined with the geological conditions of No. 10405 working face in Xintaoyang Coal Mine, three methods, namely, theoretical analysis, numerical simulation and empirical formula, are used to calculate the floor failure depth of the working face, respectively, and the results of the three methods are compared. The feasibility of the theoretical analytical calculation method proposed in this paper is verified.
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD745.2

【参考文献】

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本文编号:2203235

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