梁北矿带压开采底板破坏规律研究

发布时间：2017-06-30 07:18

  本文关键词：梁北矿带压开采底板破坏规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：华北煤田是我国主要煤炭生产基地之一,由于受奥陶纪及石炭纪灰岩岩溶发育、富含承压水的影响,发生过数次重大突水事故,造成了巨大的经济损失和人员伤亡。梁北煤矿位于许昌市禹县,自投产以来多次因发生突水事故而停产,严重影响了矿井的生产。由于梁北煤矿采深较大且开采至今一直采取了有效的排水措施,距煤层较近的底板太原组灰岩含水层对矿井开采影响较小,而寒武纪灰岩含水层由于水压较高,成为主要充水水源。论文以梁北煤矿地质条件为基础,首先分析了影响矿井突水的主要因素,确定了矿井目前的突水水源;然后运用半无限体平面理论建立了底板受力计算模型,根据弹性理论推导出了底板中任一点受力状态的计算公式,借助于matlab计算软件绘出了底板应力分布状态曲线,并依据摩尔-库仑破坏准则,计算了初次来压和周期来压时的底板破坏深度;最后利用数值模拟软件FLAC3D,研究了采动条件下不同因素(工作面推进距离、埋深、煤层厚度及断层和断层位置)对底板应力分布状态和破坏深度的影响。在上述研究结论的基础上,针对梁北煤矿11141工作面具体地质和水文地质条件,提出了底板注浆改造加固的防治底板突水措施。研究结论为梁北煤矿实现带压开采条件下的安全生产提供了理论依据。
【关键词】：带压开采 理论分析 数值模拟 底板应力分布 底板破坏深度
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD745
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-18
• 1.2.1 底板突水机理研究现状11-16
• 1.2.2 底板突水数值模拟研究现状16-18
• 1.3 研究内容及技术路线18-20
• 1.3.1 研究内容18-19
• 1.3.2 技术路线19-20
• 2 梁北煤矿突水影响因素分析20-30
• 2.1 梁北煤矿地质构造特征21-22
• 2.1.1 地质构造对突水的影响21
• 2.1.2 梁北煤矿断层发育情况及其导水性21-22
• 2.2 梁北煤矿水源补给及含水层22-26
• 2.2.1 水源补给及含水层对突水的影响22-23
• 2.2.2 含水层发育情况23-26
• 2.3 梁北煤矿隔水层26-27
• 2.3.1 隔水层对突水的影响26
• 2.3.2 隔水层发育情况26-27
• 2.4 矿山压力的影响27-28
• 2.5 本章小结28-30
• 3 采场底板应力分布和破坏深度理论分析30-50
• 3.1 半无限体平面弹性理论30-31
• 3.2 初次来压前底板应力计算31-36
• 3.2.1 力学计算模型31-33
• 3.2.2 初次来压前底板应力分布计算33-36
• 3.3 周期来压期间底板应力计算36-40
• 3.3.1 力学计算模型36-37
• 3.3.2 周期来压期间底板应力分布计算37-40
• 3.4 梁北煤矿底板应力分布和破坏深度计算40-48
• 3.4.1 底板应力变化特征分析40-44
• 3.4.2 根据弹性理论计算底板破坏深度44-48
• 3.5 本章小结48-50
• 4 梁北煤矿采场底板应力分布和破坏深度数值模拟研究50-66
• 4.1 采场底板应力分布数值计算建模50-52
• 4.1.1 采煤工作面概况50-51
• 4.1.2 计算模型的建立51-52
• 4.2 工作面推进距离对底板破坏深度的影响52-57
• 4.2.1 不同推进距离时工作面前方支承压力分布规律52-55
• 4.2.2 不同推进距离时工作面底板破坏规律55-57
• 4.3 采深对底板破坏深度的影响57-59
• 4.3.1 不同采深时工作面前方支承压力分布规律57-58
• 4.3.2 不同采深时工作面底板破坏规律58-59
• 4.4 采厚对底板破坏深度的影响59-61
• 4.4.1 不同采厚时工作面前方支承压力分布规律59-60
• 4.4.2 不同采厚时工作面底板破坏规律60-61
• 4.5 断层对底板破坏深度影响61-64
• 4.5.1 断层位于开切眼处61-62
• 4.5.2 断层距开切眼 60m处62-64
• 4.6 本章小结64-66
• 5 现场工业性试验66-78
• 5.1 试验工作面工程地质及水文地质条件66
• 5.2 工作面顶底板含、隔水层66-68
• 5.2.1 含水层67-68
• 5.2.2 底板隔水层68
• 5.3 试验工作面物探成果分析68-70
• 5.3.1 物探目的及工作原理68-69
• 5.3.2 试验工作面物探成果分析69-70
• 5.4 试验面突水系数和底板加固深度计算70-72
• 5.5 试验工作面底板注浆加固工程设计72-77
• 5.5.1 钻场、钻孔布置72-73
• 5.5.2 底板注浆工艺73-76
• 5.5.3 底板注浆改造效果评价76-77
• 5.6 本章小结77-78
• 6 结论78-80
• 参考文献80-84
• 作者简历84-85
• 学位论文数据集85

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