近距离煤层联合开采覆岩结构演化规律研究

发布时间：2017-12-15 02:03

  本文关键词：近距离煤层联合开采覆岩结构演化规律研究

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【摘要】：本文以阳邑煤矿近距离煤层群开采为工程背景,借助理论分析、实验室相似模拟试验及计算机数值模拟试验等方法,结合多目标因素层次分析法,针对特定煤矿围岩条件阐述何为近距离煤层,对近距离煤层的定义进行了定量分析。在此基础上对比论证分析近距离煤层群联合开采与单一煤层开采覆岩结构运移变化的差异性,以及近距离煤层联合开采覆岩结构应力场和位移场的分布特征,总结近距离煤层联合开采矿压显现规律,为阳邑煤矿及相似地质条件矿井的安全开采提供一定的理论指导。论文主要成果如下:(1)根据构建出的“散体-块体”顶板结构模型,分析破碎顶板的冒落机理和动态过程。分析岩层特征、强度、完整性、煤层采动影响以及顶板围岩应力与稳定性系数等因素对顶板稳定的影响,运用多目标层次分析法对各因素指标进行定量评价,结合煤层赋存条件、开采条件及层间采动影响等因素对近距离煤层概念进行初步划分,将煤层群分为非近距离煤层、近距离煤层和极近距离煤层。(2)通过实验室相似模拟试验,近距离煤层联合开采过程中,对比不同错距上下位工作面开采应力场与位移场演化特征,最终确定上下位煤层工作面沿走向的合理错距为40cm,对应几何相似比现场实际错距为20m。(3)总结分析近距离煤层联合开采覆岩运移与破断规律,大青面开采后顶板呈现块状破断结构,下架面开采过程中对已破断岩层造成二次破坏,二次破断位置位于块状岩体形心位置。下架面顶板初次来压步距也为单煤层开采时的一半。厚煤层分层同采在上覆岩层垮落结构上与联合开采相似。(4)运用UEDE离散元数值模拟软件模拟阳邑煤矿近距离煤层联合开采,分别得到近距离煤层群联合开采上下工作面应力场和位移场运移演化规律,近距离煤层联合开采超前支承压力不同于单煤层下开采,工作面后方采空内支承压力变化为应力降低区-冒落矸石压实区-应力降低区。同时根据模拟结果可知上下工作面联合开采合理错距范围20~30m。(5)针对阳邑煤矿大青和下架回采面近距离煤层联合开采工程地质条件,对现场实施不同错距方案下联合开采,通过观测分析巷道超前单体液压支柱上压力变化,得出合理错距,为相似条件下开采提供理论指导和参考经验。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD823.81

【参考文献】

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本文编号：1290182