膏体带状充填开采复合支撑体稳定性模拟研究

发布时间：2017-10-18 14:00

  本文关键词：膏体带状充填开采复合支撑体稳定性模拟研究

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【摘要】：带状充填开采技术集成了充填开采和条带开采沉陷控制技术的优点,是一种新型的绿色开采技术,它在成本控制、资源回收方面有着较大的优势,能够满足现阶段煤矿生产中低成本、高采出率的基本要求,具有大规模推广应用的前景。本文通过理论分析、力学实验、相似材料模拟以及数值模拟等研究手段,对膏体带状充填开采中充填体和隔离煤柱形成的复合支撑体系稳定性进行了模拟研究,主要研究成果如下:(1)分析了复合支撑体的承载机理,给出了确定复合支撑体中充填体强度公式,总结了充填体在复合支撑体中的作用及复合支撑体稳定性的影响因素。(2)对充填体、煤样试块及组合体分别进行了力学实验,分析了煤体、充填体试块及组合体压缩变形特性,对比得出了煤体和充填体压缩变形的不一致性特征。(3)采用物理模拟方法,对比分析了复合支撑体中不同宽度隔离煤柱稳定性,获取了复合支撑体上应力分布特征、移动变形规律及覆岩移动特征,揭示了复合支撑体与覆岩的协同破坏变形规律。(4)采用数值模拟手段,研究了不同开采阶段复合支撑体的应力和塑性区域变化,以及静力条件下不同因素对复合支撑体应力分布、塑性区分布的影响特征,获得了各因素与应力增大系数之间的函数关系式;根据灰色理论利用VBA编制了灰色关联分析插件,计算得出了不同因素对隔离煤柱稳定性的影响程度,并通过回归分析得到了隔离煤柱和充填体上应力增大系数分别与五个主要因素的综合函数表达式,用于辅助复合支撑体稳定性评判。(5)模拟研究了水平方向、竖直方向和双向地震波作用下复合支撑体的动力响应,揭示了地震波作用下复合支撑体应力变化及塑性区变化规律。论文研究成果为带状充填开采中形成的复合支撑体稳定性研究提供了基础数据和理论支持,完善和丰富了带状充填开采理论体系。
【关键词】：膏体带状充填 复合支撑体 稳定性 模拟研究
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD823.7
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-19
• 1 绪论19-27
• 1.1 论文选题背景和意义19-21
• 1.2 国内外研究现状和问题的提出21-25
• 1.3 研究内容和方法25-27
• 2 膏体带状充填开采基本理论27-37
• 2.1 膏体带状充填开采基本介绍27-28
• 2.2 复合支撑体承载理论28-36
• 2.3 本章小结36-37
• 3 复合支撑体压缩特性研究37-48
• 3.1 煤样试块压缩实验37-40
• 3.2 膏体试块压缩实验40-44
• 3.3 煤样和充填体组合体压缩实验44-46
• 3.4 本章小结46-48
• 4 复合支撑体稳定性相似材料模拟研究48-74
• 4.1 概述48-50
• 4.2 相似材料模型铺设及监测系统50-60
• 4.3 相似材料模型复合支撑体稳定性分析60-72
• 4.4 本章小结72-74
• 5 复合支撑体稳定性数值模拟研究74-114
• 5.1 数值模拟方法介绍74-75
• 5.2 数值模型的建立75-77
• 5.3 复合支撑体分阶段模拟分析77-81
• 5.4 复合支撑体应力和塑性破坏区域分布影响因素分析81-111
• 5.5 本章小结111-114
• 6 复合支撑体动力响应研究114-126
• 6.1 动力计算方法及其步骤114-116
• 6.2 地震波输入116-117
• 6.3 地震波对复合支撑体稳定性影响分析117-125
• 6.4 本章小结125-126
• 7 结论及展望126-129
• 7.1 研究结论126-128
• 7.2 展望128-129
• 参考文献129-136
• 作者简历136-138
• 学位论文数据集138

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本文编号：1055297