采高及关键层层位对覆岩裂隙演化影响的实验研究

发布时间：2017-08-21 05:22

  本文关键词：采高及关键层层位对覆岩裂隙演化影响的实验研究

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【摘要】：我国大部分矿区煤层瓦斯赋存具有“三高三低”特征，使得煤层瓦斯采前预抽效果不甚理想，而利用采动覆岩移动及裂隙演化特征抽采卸压瓦斯，是我国煤矿瓦斯治理的重要方向。论文在系统评述采动覆岩移动及裂隙演化诸多成果的基础上，确定了采高及关键层层位对采动覆岩裂隙演化的影响为本文研究的重点。 论文以物理相似模拟实验为主要研究手段，对上覆岩层最大下沉量、裂隙密度、离层量、碎胀系数、裂隙发育高度及垮落高度等进行观测，研究覆岩移动变形规律、裂隙分布规律，以及采高、关键层层位对采动裂隙发育及演化的影响规律。结果表明，随着工作面继续推进，不同采高及关键层层位下，采空区覆岩形成一个动态变化的裂隙带，，同时采动影响范围也不断扩大，裂隙演化及应力变化沿工作面推进方向均呈三阶段特征；不同采高下，上覆岩层最大下沉量、裂隙密度、离层量、碎胀系数、裂隙发育高度及垮落高度随采高的增大而增大；不同关键层层位下，上覆岩层最大下沉量、裂隙密度、离层量、碎胀系数、裂隙发育高度及垮落高度随关键层与煤层顶板距离的增大而增大。 通过对覆岩采动裂隙演化规律的研究，以采动覆岩裂隙演化的采高及关键层层位效应为基础，结合理论分析得出冒落带高度，确定了高抽巷合理层位，将其应用于天池301工作面，实现了301综采工作面安全高效生产。
【关键词】：裂隙演化 采高 关键层层位 物理相似模拟
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 研究背景及意义7-8
• 1.1.1 研究背景7
• 1.1.2 研究意义7-8
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势8-10
• 1.2.1 采动覆岩移动规律研究现状8-9
• 1.2.2 覆岩采动裂隙演化规律研究现状9-10
• 1.3 问题的提出10-11
• 1.4 研究目标、内容及技术路线11-13
• 1.4.1 研究目标11
• 1.4.2 研究内容11-12
• 1.4.3 技术路线12-13
• 2 覆岩采动裂隙动态演化物理相似模拟实验13-31
• 2.1 相似理论及相似准则推导13-15
• 2.1.1 相似理论13-14
• 2.1.2 相似准则的推导14-15
• 2.2 模型设计及相似模拟实验模型制作15-20
• 2.2.1 实验模型设计15-16
• 2.2.2 相似模拟实验制作16-20
• 2.3 实验现象分析20-30
• 2.3.1 不同采高下实验现象分析20-26
• 2.3.2 不同关键层层位实验现象分析26-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 采动裂隙演化特征的采高效应31-48
• 3.1 采动覆岩移动的采高效应31-34
• 3.1.1 实验模型关键层的确定31-32
• 3.1.2 采动覆岩下沉规律分析32-34
• 3.2 采动覆岩裂隙演化及形态分布的采高效应34-41
• 3.2.1 采动覆岩破断裂隙分布规律分析34-36
• 3.2.2 采动覆岩离层裂隙演化规律36-38
• 3.2.3 采动覆岩碎胀特征分析38-39
• 3.2.4 采动覆岩裂隙带高度分析39-41
• 3.3 采动覆岩底板应力分布的采高效应41-47
• 3.3.1 不同采高下底板应力分布41-46
• 3.3.2 底板应力分布的采高效应46-47
• 3.4 本章小结47-48
• 4 采动裂隙演化特征的关键层层位效应48-62
• 4.1 采动覆岩移动的关键层层位效应48-51
• 4.1.1 实验模型关键层的确定48-49
• 4.1.2 采动覆岩下沉规律分析49-51
• 4.2 采动覆岩裂隙演化及形态分布的关键层层位效应51-57
• 4.2.1 采动覆岩破断裂隙分布规律分析51-53
• 4.2.2 采动覆岩离层裂隙演化规律53-54
• 4.2.3 采动覆岩碎胀特特征分析54-55
• 4.2.4 采动覆岩裂隙带高度分析55-57
• 4.3 采动覆岩底板应力分布的关键层层位效应57-60
• 4.3.1 不同关键层层位下底板应力分布57-59
• 4.3.2 关键层层位对底板应力分布的影响59-60
• 4.4 本章小结60-62
• 5 综采面顶板走向高抽巷工程应用62-71
• 5.1 天池 301 工作面概况62
• 5.2 高抽巷抽采采空区瓦斯机理及合理层位确定62-68
• 5.2.1 高抽巷抽采采空区瓦斯机理62-63
• 5.2.2 采动覆岩裂冒落带高度确定63-67
• 5.2.3 高抽巷层位布置67-68
• 5.3 高抽巷抽采瓦斯效果及工作面瓦斯防治效果分析68-69
• 5.3.1 高抽巷抽采瓦斯效果分析68-69
• 5.3.2 工作面瓦斯防治效果69
• 5.4 本章小结69-71
• 6 结论71-73
• 6.1 主要结论71-72
• 6.2 研究展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-81
• 附录81-82

【参考文献】

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本文编号：711068