潘谢矿区A组煤开采底板稳定性及渗流规律研究
发布时间：2021-05-05 20:23
承压水体上安全采煤,是目前我国许多矿区面临的紧迫和现实问题。煤层回采过程中的底板岩层的稳定性和岩体渗流过程是一个极其复杂的过程,它受到应力场和渗流场的相互影响。针对淮南潘谢矿区A组煤开采的实际地质条件,主要研究内容成果如下：（1）通过对潘谢矿区实际岩层取样,进行了岩石渗透性试验和研究,得出了底板完整岩石的渗透规律。（2）运用弹性理论和塑性理论,结合潘谢矿区A组煤层的实际地质情况,得出了该条件下的底板破坏情况。（3）运用多物理场COMSOL数值模拟软件,在应力场和渗流场藕合情况下,对潘谢矿区A组煤在不同条件（不同推进距离、不同工作面长度、不同隔水层厚度、不同采厚等）下开采的底板稳定性等进行了模拟分析,得出随着工作面推进和工作面长度的增加,岩层底板的破裂深度一般维持在15-18m；随着隔水层厚度增大,底板岩层的破裂深度和规模逐渐减小；随着采厚增加,底板破坏深度随之增大。（4）通过相似模拟实验和非接触的光学测量技术,研究了A3煤层一次采全高时的底板破坏情况,结果表明,相似模拟结果与理论分析和对应的数值模拟等结果基本相吻合。
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外的研究现状
1.2.1 国内现状
1.2.1.1 现场实测
1.2.1.2 实验室研究
1.2.1.3 理论研究
1.2.2 国外研究现状
1.3 存在的问题
1.4 研究内容和方法
1.5 研究技术路线
2 岩石渗透性实验
2.1 岩石全应力-应变过程渗透实验
2.1.1 试件取样和备制
2.1.2 试验操作步骤
2.1.3 三轴渗透性实验
2.2 小结
3 底板稳定性理论分析
3.1 动压影响下底板岩体破坏特征分析
3.1.1 弹塑性理论分析
3.1.2 滑移线场理论分析
3.2 潘北矿A组煤开采底板突水预测的理论分析
3.2.1 弹塑性理论计算潘北矿A组煤开采底板破坏深度
3.2.2 滑移场理论计算潘北矿A组煤开采底板破坏深度
3.2.2.1 A3煤层上分层开采计算
3.2.2.2 A3煤层一次采全高开采计算
3.3 小结
4 潘谢矿区A组煤开采底板稳定性数值模拟
4.1 三维数值模型和数学方法
4.1.1 基本假设
4.1.2 数学模型
4.1.3 数值解法
4.2 数值模拟软件comsol简介
4.3 计算模型的建立
4.3.1 潘谢矿区工作面实际地质条件
4.3.2 模型尺寸和边界条件
4.3.3 材料参数和本构关系
4.3.4 计算方案
4.4 数值模拟结果分析
4.4.1 不同推进距离对底板稳定性的分析
4.4.2 不同工作面长度对底板稳定性的分析
4.4.3 不同隔水层厚度对底板稳定性的分析
4.4.4 不同采厚对底板稳定性的分析
4.5 小结
5 A组煤开采底板破坏相似模拟实验
5.1 相似模拟的理论基础
5.2 相似模型的建构
5.2.1 相似材料和配比参数
5.2.2 模型加载和水压模拟
5.2.3 测试方法和实验过程
5.3 A3煤层一次采全高
5.3.1 底板岩层应力分布特征
5.3.2 底板岩层变形移动特征
5.3.3 回采过程和分析
5.4 小结
6 主要结论与展望
6.1 主要结论
6.2 存在问题与展望
主要参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]承压水上开采工作面底板破坏规律相似模拟试验[J]. 姜耀东,吕玉凯,赵毅鑫,张党育. 岩石力学与工程学报. 2011(08)
[2]非均布高压水对采煤工作面底板隔水岩层破坏特征及其突水条件研究[J]. 虎维岳,朱开鹏,黄选明. 煤炭学报. 2010(07)
[3]无断层底板关键层破断后的稳定性分析[J]. 林远东,涂敏. 矿业工程研究. 2010(02)
[4]A组煤层底板灰岩水水质特征及其形成机理[J]. 张磊,许光泉,刘泽功,李佩全,严家平,黄向菁,胡友彪. 煤炭工程. 2010(04)
[5]基于FLAC3D的千米埋深的煤层底板影响深度模拟[J]. 董东林,洪益清,钱增江. 煤炭工程. 2010(02)
[6]承压水上开采煤层底板隔水层裂隙演化规律的试验研究[J]. 冯梅梅,茅献彪,白海波,王鹏. 岩石力学与工程学报. 2009(02)
[7]受底板承压水威胁煤层开采安全性分区探讨[J]. 尹会永,魏久传,刘同彬,郭建斌. 煤炭科学技术. 2008(11)
[8]疏水降压法在工作面防治水中的应用[J]. 葛家德,王经明. 煤炭工程. 2007(08)
[9]岩体应力与渗流的耦合及其工程应用[J]. 张金才,王建学. 岩石力学与工程学报. 2006(10)
[10]应用数字散斑相关方法实验研究雁列断层变形破坏过程[J]. 陈俊达,马少鹏,刘善军,金观昌. 地球物理学报. 2005(06)
博士论文
[1]煤矿底板突水机理及破坏裂隙带演化动态探测技术[D]. 刘树才.中国矿业大学 2008
本文编号：3170527
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外的研究现状
1.2.1 国内现状
1.2.1.1 现场实测
1.2.1.2 实验室研究
1.2.1.3 理论研究
1.2.2 国外研究现状
1.3 存在的问题
1.4 研究内容和方法
1.5 研究技术路线
2 岩石渗透性实验
2.1 岩石全应力-应变过程渗透实验
2.1.1 试件取样和备制
2.1.2 试验操作步骤
2.1.3 三轴渗透性实验
2.2 小结
3 底板稳定性理论分析
3.1 动压影响下底板岩体破坏特征分析
3.1.1 弹塑性理论分析
3.1.2 滑移线场理论分析
3.2 潘北矿A组煤开采底板突水预测的理论分析
3.2.1 弹塑性理论计算潘北矿A组煤开采底板破坏深度
3.2.2 滑移场理论计算潘北矿A组煤开采底板破坏深度
3.2.2.1 A3煤层上分层开采计算
3.2.2.2 A3煤层一次采全高开采计算
3.3 小结
4 潘谢矿区A组煤开采底板稳定性数值模拟
4.1 三维数值模型和数学方法
4.1.1 基本假设
4.1.2 数学模型
4.1.3 数值解法
4.2 数值模拟软件comsol简介
4.3 计算模型的建立
4.3.1 潘谢矿区工作面实际地质条件
4.3.2 模型尺寸和边界条件
4.3.3 材料参数和本构关系
4.3.4 计算方案
4.4 数值模拟结果分析
4.4.1 不同推进距离对底板稳定性的分析
4.4.2 不同工作面长度对底板稳定性的分析
4.4.3 不同隔水层厚度对底板稳定性的分析
4.4.4 不同采厚对底板稳定性的分析
4.5 小结
5 A组煤开采底板破坏相似模拟实验
5.1 相似模拟的理论基础
5.2 相似模型的建构
5.2.1 相似材料和配比参数
5.2.2 模型加载和水压模拟
5.2.3 测试方法和实验过程
5.3 A3煤层一次采全高
5.3.1 底板岩层应力分布特征
5.3.2 底板岩层变形移动特征
5.3.3 回采过程和分析
5.4 小结
6 主要结论与展望
6.1 主要结论
6.2 存在问题与展望
主要参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]承压水上开采工作面底板破坏规律相似模拟试验[J]. 姜耀东,吕玉凯,赵毅鑫,张党育. 岩石力学与工程学报. 2011(08)
[2]非均布高压水对采煤工作面底板隔水岩层破坏特征及其突水条件研究[J]. 虎维岳,朱开鹏,黄选明. 煤炭学报. 2010(07)
[3]无断层底板关键层破断后的稳定性分析[J]. 林远东,涂敏. 矿业工程研究. 2010(02)
[4]A组煤层底板灰岩水水质特征及其形成机理[J]. 张磊,许光泉,刘泽功,李佩全,严家平,黄向菁,胡友彪. 煤炭工程. 2010(04)
[5]基于FLAC3D的千米埋深的煤层底板影响深度模拟[J]. 董东林,洪益清,钱增江. 煤炭工程. 2010(02)
[6]承压水上开采煤层底板隔水层裂隙演化规律的试验研究[J]. 冯梅梅,茅献彪,白海波,王鹏. 岩石力学与工程学报. 2009(02)
[7]受底板承压水威胁煤层开采安全性分区探讨[J]. 尹会永,魏久传,刘同彬,郭建斌. 煤炭科学技术. 2008(11)
[8]疏水降压法在工作面防治水中的应用[J]. 葛家德,王经明. 煤炭工程. 2007(08)
[9]岩体应力与渗流的耦合及其工程应用[J]. 张金才,王建学. 岩石力学与工程学报. 2006(10)
[10]应用数字散斑相关方法实验研究雁列断层变形破坏过程[J]. 陈俊达,马少鹏,刘善军,金观昌. 地球物理学报. 2005(06)
博士论文
[1]煤矿底板突水机理及破坏裂隙带演化动态探测技术[D]. 刘树才.中国矿业大学 2008
本文编号：3170527
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3170527.html
