断层对大采高综采工作面矿压及顶板运移规律影响研究

发布时间：2017-11-27 17:00

  本文关键词：断层对大采高综采工作面矿压及顶板运移规律影响研究

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【摘要】：断层是一种常见的地质构造,该构造的存在会破坏煤层顶板的连续性和完整性,导致工作面通过断层时支架压力升高,上覆岩层运动更加剧烈,而当工作面为大采高综采工作面时,由于采高的增加,导致顶板的冒落高度增加,这一现象会更加明显,这些特征会加大工作面通过断层时的支护难度,同时会增加发生顶板事故的概率。因此,对断层附近矿压与顶板运移规律进行研究与分析具有十分重要的意义。本文以王庄煤矿8101大采高工作面的煤层地质条件为背景,采用实验室相似材料模拟实验,在模型中建立3个正断层,断层的倾角为70°,断距为3.5m,F1与F3断层处工作面均由上盘向下盘推进,F2断层处工作面由下盘向上盘推进,断层F1与断层F2形成对比,断层F3对试验进行验证。通过模拟大采高工作面分别由上盘和下盘向断层推进过程,来研究断层对工作面矿压及顶板岩层的影响,其中矿压的变化主要由带有压力传感器的支架来进行监测,而顶板岩层的变化主要由顶板的冒落高度、顶板的裂隙带发育以及断层的滑移量来表示。本文将对相似材料模拟试验中工作面分别由上盘与下盘向断层推进到一些位置时的支架压力动态变化图单独进行研究与分析,观察周期来压与顶板垮落对支架压力的影响;对工作面分别由上盘与下盘接近断层时支架压力动态变化进行比较,验证不同倾向断层对支架压力变化的影响。另外着重讨论回采速度和支架初撑力对支架压力、支架压力增加速度的影响。同样根据王庄煤矿8101工作面煤层地质条件为背景,运用FLAC 3D数值模拟软件建立相应的模型,模拟大采高工作面分别由上盘和下盘通过断层,通过计算工作面区域顶板应力与顶板下沉量对相似材料模拟试验中的相关结论进行验证,并通过计算出的工作面超前支撑应力与应力分布、断层面应力场分布以及断层的滑移量的变化规律对断层附近地应力的分布进行补充。另外在岩层的物理力学性质、断层面的力学性质、断层上盘和下盘的落差、模型的边界受力情况都保持不变情况下,分别建立断层角度为0°、45°、60°、80°、90°的5个模型,通过改变断层倾角,研究不同倾角对工作面前方应力峰值与工作面区域顶板应力的影响。通过对断层附近矿压与顶板运移规律的相关结论的进一步分析,提出了王庄煤矿8101工作面通过断层的方案,明确了通过断层的相关技术措施、破碎带注浆加固的参数与施工工艺。
【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】：TD323

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