李雅庄煤矿下保护层开采卸压保护范围及可行性研究
发布时间：2021-09-09 09:01
本文以霍州煤电集团有限责任公司李雅庄煤矿为研究对象，针对其2号煤层存在的高瓦斯、高应力条件，采用理论分析、现场测定、实验室测试和数值模拟等方法，开展了下保护层开采卸压保护范围及可行性研究工作。保护层开采就是通过对保护层的开采使被保护层卸压，释放煤层的弹性潜能，增大煤层的透气性，从而有利于被保护层瓦斯流动、解吸和含量减少，达到降低煤层瓦斯内能的目的。为了分析下保护层开采的卸压保护范围，并确定其可行性，研究了下保护层开采过程中被保护层应力和变形分布规律：被保护煤层的应力分布沿走向方向从开切眼到停采线依次经历应力集中区、应力卸压区和应力集中区等三个阶段，沿倾斜方向从上巷到下巷也依次经历上述三个阶段，但较前者分布不够均匀；被保护煤层变形沿走向和倾向均呈现压缩、膨胀、压缩的变化规律，最大膨胀变形出现在采空区中上部；确定了下保护层开采后被保护层走向、倾向保护范围；研究了6号煤层作为下保护层开采时底板承压水的运移规律：在防水煤柱留设宽度分别为20m、40m、60m、80m、100m、120m、140m、160m时，均有可能在工作面切眼、停采线处煤壁以及底板岩层等部位发生突水；利用有效隔水层突水系数法...
【文章来源】：河南理工大学河南省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 研究背景与研究意义
1.2 国内外研究现状及存在问题
1.2.1 保护层开采研究现状
1.2.2 底板突水机理研究现状
1.2.3 存在的问题
1.3 研究内容与研究方法
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
1.4 研究特色及研究技术路线
1.4.1 研究特色
1.4.2 研究技术路线
2 工程概况
2.1 矿井概况
2.1.1 基本情况
2.1.2 地质构造
2.1.3 水文地质条件
2.2 下保护层开采条件
2.2.1 保护层和被保护层主要特征
2.2.2 保护层和被保护层瓦斯参数情况
2.2.3 下保护层开采最小层间距
2.3 本章小结
3 岩石力学参数测试
3.1 岩石力学参数测定概述
3.2 采样地点
3.3 试验设备和检测仪器
3.4 岩石试样的规格、加工精度、数量及含水状态
3.4.1 试样规格
3.4.2 试样加工精度
3.4.3 试样数量及含水状态
3.5 岩石物理力学参数测定方法和测定结果
3.5.1 岩石视密度测定
3.5.2 岩石抗拉强度测定
3.5.3 岩石抗压强度及变形参数测定
3.5.4 岩石内聚力和内摩擦角测定
3.6 岩石物理力学参数测定结果汇总
3.7 本章小结
4 下保护层开采卸压保护范围数值模拟
4.1 保护层开采相关机理
4.1.1 保护层开采卸压保护原理
4.1.2 保护层开采保护范围判定准则
4.2 数值模拟软件介绍
4.2.1 数值分析基本方法
4.2.2 数值模拟计算原理
4.3 三维数值模型的建立及物理力学参数取值
4.3.1 三维数值模型的建立
4.3.2 煤岩体物理力学参数取值
4.3.3 开采方案及防水煤柱设置
4.4 采区地应力场初始化
4.5 回采工作面卸压效果分析
4.5.1 被保护层应力分布规律分析
4.5.2 被保护层变形规律分析
4.6 下保护层开采有效卸压保护范围的确定
4.6.1 沿走向方向的保护范围
4.6.2 沿倾斜方向的保护范围
4.7 本章小结
5 下保护层开采可行性分析
5.1 底板突水类型及其机理
5.2 底板承压水运移规律数值模拟
5.2.1 数值模拟计算原理
5.2.2 参数设置
5.2.3 开采方案及防水煤柱设置
5.2.4 模型初始条件和边界条件
5.2.5 模型结果分析
5.3 下保护层开采可行性分析
5.3.1 6号煤层底板突水危险性评价
5.3.2 6号保护煤层开采可行性分析
5.4 本章小结
6 结论及展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]保护层的分类及判定方法研究[J]. 刘洪永,程远平,赵长春,周红星,张志鹏. 采矿与安全工程学报. 2010(04)
[2]保护层开采保护范围的极限瓦斯压力判别准则[J]. 胡国忠,王宏图,袁志刚. 煤炭学报. 2010(07)
[3]急倾斜煤层俯伪斜下保护层开采的卸压范围[J]. 范晓刚,王宏图,胡国忠,李晓红,袁志刚. 中国矿业大学学报. 2010(03)
[4]Fissure evolution and evaluation of pressure-relief gas drainage in the exploitation of super-remote protected seams[J]. LIU Hongyong,CHENG Yuanping,ZHOU Hongxing,WANG Feng,CHEN Haidong National Engineering and Research Center for Coal Gas Control,China University Mining & Technology,Xuzhou 221008,China. Mining Science and Technology. 2010(02)
[5]多重保护层开采高瓦斯综采面瓦斯涌出规律研究[J]. 林青,黄旭超,张朝举,杨春林. 煤矿开采. 2010(01)
[6]Comprehensive evaluation of water-inrush risk from coal floors[J]. WEI Jiuchuan1, LI Zhongjian1, SHI Longqing1, GUAN Yuanzhang2, YIN Huiyong1 1College of Geology Science and Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266510, China 2Yanzhou Mining Co., Ltd., Jining 272100, China. Mining Science and Technology. 2010(01)
[7]煤层底板突水模式及机理研究[J]. 尹尚先. 西安科技大学学报. 2009(06)
[8]Pressure relief, gas drainage and deformation effects on an overlying coal seam induced by drilling an extra-thin protective coal seam[J]. LIU Hai-bo1, CHENG Yuan-ping1, SONG Jian-cheng2, SHANG Zheng-jie1, WANG Liang1 1National Engineering Research Center for Coal & Gas Control, China University of Mining & Technology, Xuzhou, Jiangsu 221008, China 2Zhengzhou Coal Industrial Group Corporation Ltd., Zhengzhou, Henan 452371, China. Mining Science and Technology. 2009(06)
[9]关于突水系数的讨论[J]. 刘其声. 煤田地质与勘探. 2009(04)
[10]急倾斜俯伪斜上保护层保护范围的三维数值模拟[J]. 胡国忠,王宏图,范晓刚,袁志刚,涂晓东,张智明. 岩石力学与工程学报. 2009(S1)
博士论文
[1]采动断层突水机理研究[D]. 黄存捍.中南大学 2010
硕士论文
[1]工作面底板突水机理研究[D]. 黄俊.湖南科技大学 2011
[2]非均布水压作用下采煤工作面底板破坏突水机理研究[D]. 朱开鹏.煤炭科学研究总院 2009
[3]煤矿底板突水机理分析及数值模拟研究[D]. 杨利明.东北大学 2009
[4]下保护层开采上覆煤岩变形与卸压瓦斯抽采研究[D]. 刘宝安.安徽理工大学 2006
[5]保护层开采对煤层渗透特性影响规律的研究[D]. 毕业武.辽宁工程技术大学 2005
[6]下保护层开采卸压范围及卸压程度的研究[D]. 李明好.安徽理工大学 2005
[7]煤层底板突水的数值模拟试验及其工程应用[D]. 吕春峰.西安科技大学 2003
[8]带压开采底板突水破坏规律与突变模型研究[D]. 张渊.太原理工大学 2002
本文编号：3391811
【文章来源】：河南理工大学河南省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 研究背景与研究意义
1.2 国内外研究现状及存在问题
1.2.1 保护层开采研究现状
1.2.2 底板突水机理研究现状
1.2.3 存在的问题
1.3 研究内容与研究方法
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
1.4 研究特色及研究技术路线
1.4.1 研究特色
1.4.2 研究技术路线
2 工程概况
2.1 矿井概况
2.1.1 基本情况
2.1.2 地质构造
2.1.3 水文地质条件
2.2 下保护层开采条件
2.2.1 保护层和被保护层主要特征
2.2.2 保护层和被保护层瓦斯参数情况
2.2.3 下保护层开采最小层间距
2.3 本章小结
3 岩石力学参数测试
3.1 岩石力学参数测定概述
3.2 采样地点
3.3 试验设备和检测仪器
3.4 岩石试样的规格、加工精度、数量及含水状态
3.4.1 试样规格
3.4.2 试样加工精度
3.4.3 试样数量及含水状态
3.5 岩石物理力学参数测定方法和测定结果
3.5.1 岩石视密度测定
3.5.2 岩石抗拉强度测定
3.5.3 岩石抗压强度及变形参数测定
3.5.4 岩石内聚力和内摩擦角测定
3.6 岩石物理力学参数测定结果汇总
3.7 本章小结
4 下保护层开采卸压保护范围数值模拟
4.1 保护层开采相关机理
4.1.1 保护层开采卸压保护原理
4.1.2 保护层开采保护范围判定准则
4.2 数值模拟软件介绍
4.2.1 数值分析基本方法
4.2.2 数值模拟计算原理
4.3 三维数值模型的建立及物理力学参数取值
4.3.1 三维数值模型的建立
4.3.2 煤岩体物理力学参数取值
4.3.3 开采方案及防水煤柱设置
4.4 采区地应力场初始化
4.5 回采工作面卸压效果分析
4.5.1 被保护层应力分布规律分析
4.5.2 被保护层变形规律分析
4.6 下保护层开采有效卸压保护范围的确定
4.6.1 沿走向方向的保护范围
4.6.2 沿倾斜方向的保护范围
4.7 本章小结
5 下保护层开采可行性分析
5.1 底板突水类型及其机理
5.2 底板承压水运移规律数值模拟
5.2.1 数值模拟计算原理
5.2.2 参数设置
5.2.3 开采方案及防水煤柱设置
5.2.4 模型初始条件和边界条件
5.2.5 模型结果分析
5.3 下保护层开采可行性分析
5.3.1 6号煤层底板突水危险性评价
5.3.2 6号保护煤层开采可行性分析
5.4 本章小结
6 结论及展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]保护层的分类及判定方法研究[J]. 刘洪永,程远平,赵长春,周红星,张志鹏. 采矿与安全工程学报. 2010(04)
[2]保护层开采保护范围的极限瓦斯压力判别准则[J]. 胡国忠,王宏图,袁志刚. 煤炭学报. 2010(07)
[3]急倾斜煤层俯伪斜下保护层开采的卸压范围[J]. 范晓刚,王宏图,胡国忠,李晓红,袁志刚. 中国矿业大学学报. 2010(03)
[4]Fissure evolution and evaluation of pressure-relief gas drainage in the exploitation of super-remote protected seams[J]. LIU Hongyong,CHENG Yuanping,ZHOU Hongxing,WANG Feng,CHEN Haidong National Engineering and Research Center for Coal Gas Control,China University Mining & Technology,Xuzhou 221008,China. Mining Science and Technology. 2010(02)
[5]多重保护层开采高瓦斯综采面瓦斯涌出规律研究[J]. 林青,黄旭超,张朝举,杨春林. 煤矿开采. 2010(01)
[6]Comprehensive evaluation of water-inrush risk from coal floors[J]. WEI Jiuchuan1, LI Zhongjian1, SHI Longqing1, GUAN Yuanzhang2, YIN Huiyong1 1College of Geology Science and Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266510, China 2Yanzhou Mining Co., Ltd., Jining 272100, China. Mining Science and Technology. 2010(01)
[7]煤层底板突水模式及机理研究[J]. 尹尚先. 西安科技大学学报. 2009(06)
[8]Pressure relief, gas drainage and deformation effects on an overlying coal seam induced by drilling an extra-thin protective coal seam[J]. LIU Hai-bo1, CHENG Yuan-ping1, SONG Jian-cheng2, SHANG Zheng-jie1, WANG Liang1 1National Engineering Research Center for Coal & Gas Control, China University of Mining & Technology, Xuzhou, Jiangsu 221008, China 2Zhengzhou Coal Industrial Group Corporation Ltd., Zhengzhou, Henan 452371, China. Mining Science and Technology. 2009(06)
[9]关于突水系数的讨论[J]. 刘其声. 煤田地质与勘探. 2009(04)
[10]急倾斜俯伪斜上保护层保护范围的三维数值模拟[J]. 胡国忠,王宏图,范晓刚,袁志刚,涂晓东,张智明. 岩石力学与工程学报. 2009(S1)
博士论文
[1]采动断层突水机理研究[D]. 黄存捍.中南大学 2010
硕士论文
[1]工作面底板突水机理研究[D]. 黄俊.湖南科技大学 2011
[2]非均布水压作用下采煤工作面底板破坏突水机理研究[D]. 朱开鹏.煤炭科学研究总院 2009
[3]煤矿底板突水机理分析及数值模拟研究[D]. 杨利明.东北大学 2009
[4]下保护层开采上覆煤岩变形与卸压瓦斯抽采研究[D]. 刘宝安.安徽理工大学 2006
[5]保护层开采对煤层渗透特性影响规律的研究[D]. 毕业武.辽宁工程技术大学 2005
[6]下保护层开采卸压范围及卸压程度的研究[D]. 李明好.安徽理工大学 2005
[7]煤层底板突水的数值模拟试验及其工程应用[D]. 吕春峰.西安科技大学 2003
[8]带压开采底板突水破坏规律与突变模型研究[D]. 张渊.太原理工大学 2002
本文编号：3391811
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3391811.html
