综放采场底板损伤破坏规律研究

发布时间：2017-09-10 04:01

  本文关键词：综放采场底板损伤破坏规律研究

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【摘要】：随着煤炭行业的不断进步与发展,煤炭资源的开采逐渐由简单粗暴式向精密机械化转变,我国煤炭行业在历经数次革新之后,煤炭开采逐渐演变成大矿区、大井型、大产量等开采模式。在经历了机械化带来的便利之后,国内大部分矿区上组煤已经面临枯竭,已经提前进入到下组煤的开发,然而由上组煤到下组煤的延伸开采问题不仅仅体现在煤层埋深增加、地应力增高,同时也伴随着高温、高压、高瓦斯等不利因素,更为严重的是承压水对工作面的安全生产及工人人身安全的直接威胁,因此,如何准确的判定与防治底板承压水突出问题已经是新时代采矿工作者不可回避的问题。本文依托义棠煤业为地质原型,采用理论分析、工程类比、现场实测、数值模拟等几种方法相结合的手段,深入研究采动损伤条件下底板的破坏规律以及底板承压水导升带的上升规律,主要取得以下研究成果:(1)通过工程类比分析可知,影响底板破坏深度的某一单一因素达到其极限值时,其它影响因素便成为主控因素。(2)通过经验公式计算与分析,可知底板破坏深度不仅仅受单一因素影响,而是多种因素相互作用的结果。(3)采用现场实测,对义棠煤业100502(80m、180m)工作面底板岩体进行了连续、动态监测,获知了采场损伤条件下底板的破坏深度。(4)从流固耦合角度出发,利用FLAC3D数值模拟软件,针对不同因素影响的采动损伤条件下底板破坏深度与承压水导升带高度进行了线性回归分析,提出了相应的计算公式。
【关键词】：破坏深度 突水机理 采动影响 现场实测
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD745
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及评述11-21
• 1.2.1 底板突水机理研究现状11-17
• 1.2.2 底板破坏深度研究现状17-21
• 1.3 研究内容、方法及技术路线21-24
• 1.3.1 研究内容与方法21
• 1.3.2 技术路线21-24
• 第二章 煤岩物理力学参数测定及煤层底板岩体破坏深度工程统计分析24-36
• 2.1 煤岩物理力学参数测定24-30
• 2.1.1 取样条件及过程24
• 2.1.2 取芯钻孔位置的确定24-25
• 2.1.3 煤层及顶、底板岩层结构分析25-28
• 2.1.4 试件物理力学参数测定结果28-30
• 2.2 煤层底板岩体破坏深度工程统计分析30-35
• 2.2.1 底板破坏深度实测统计30-32
• 2.2.2 底板破坏深度与各相关因素的关系初析32-35
• 2.3 本章小结35-36
• 第三章 采动影响条件下煤层底板破坏深度理论预测分析36-44
• 3.1 底板破坏深度经验公式理论计算36-39
• 3.1.1 经验公式计算结果差异性分析38-39
• 3.2 底板破坏深度经验公式误差分析39-43
• 3.2.1 经验公式计算结果误差计算39-41
• 3.2.2 经验公式计算结果误差统计性分析41-43
• 3.3 本章小结43-44
• 第四章 采动影响下煤层底板损伤破坏深度现场实测44-78
• 4.1 实测方法选择44-46
• 4.2 实测设备46-50
• 4.2.1 实测设备数量与种类46-47
• 4.2.2 空心包体三轴应变计传感器结构与特性47
• 4.2.3 观测原理47-50
• 4.3 现场实测钻孔设计50-53
• 4.3.1 底板应力探测观测孔的布置位置50-51
• 4.3.2 底板钻孔结构与施工51-53
• 4.4 现场实测结果分析53-76
• 4.4.1 现场观测原始数据分析53
• 4.4.3 煤层底板附加应力计算53
• 4.4.5 80m工作面底板变形实测结果分析53-67
• 4.4.6 180m工作面底板变形实测结果分析67-76
• 4.5 本章小结76-78
• 第五章 采动影响条件下煤层底板采动破坏规律数值计算分析78-114
• 5.1 模拟基本原则78
• 5.2 三维流固耦合数值计算模型、方案及模拟过程78-82
• 5.2.1 数值计算模型78-81
• 5.2.3 数值计算模拟过程81-82
• 5.3 长壁工作面带压开采底板破坏特征分析82-104
• 5.3.1 沿煤层倾斜方向底板垂直应力分析82-88
• 5.3.2 沿煤层倾斜方向底板剪应力分析88-93
• 5.3.3 沿煤层倾斜方向底板塑性区分析93-99
• 5.3.4 沿煤层倾斜方向底板渗流孔隙压力及渗流矢量分析99-104
• 5.4 承压水开采适宜性综合评价体系104-112
• 5.4.1 采场底板岩层损伤破坏深度多因素分析结果104-110
• 5.4.2 承压水导升带高度多因素分析结果110-112
• 5.5 本章小结112-114
• 第六章 结论与展望114-116
• 6.1 结论114-115
• 6.2 展望115-116
• 参考文献116-122
• 致谢122-124
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文与参加的科研项目124

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本文编号：824603