缓倾斜多煤层开采围岩应力场及岩层运移规律研究

发布时间：2017-03-18 13:01

  本文关键词：缓倾斜多煤层开采围岩应力场及岩层运移规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 针对谢桥煤矿6煤层和8煤层联合开采的特点,本文在分析工程实际和现场调研的基础上,采用理论分析、计算机数值模拟和现场实测相结合的综合研究方法,对缓倾斜多煤层开采产生的复杂应力场和位移场、岩层破坏机理及煤层间相互影响规律进行了系统深入的研究。首先分析了缓倾斜多煤层开采覆岩变形、破坏、垮落及煤层间相互影响的时空关系,计算得出谢桥矿多煤层开采冒落带与裂隙带高度;接着运用FLAC~(3D)数值模拟软件研究了下层煤采动过程中,采场围岩应力场、覆岩运移规律及其对上部煤层的影响。再者运用弹性薄板理论研究了上部煤层开采底板应力场的传播扩散规律,分析了支承压力在煤层底板下任一点处的工程力学解,并应用岩体弹塑性力学知识计算煤层底板最大破坏深度及影响范围;并运用数值模拟软件模拟研究了多煤层采区上部煤层底板采动应力场分布规律、底板岩体变形破坏特征及其对下部煤层的影响;同时探讨了多煤层开采煤层间相互影响程度及回采巷道的合理布置方式。最后结合现场地质条件,对上部煤层开采引起的下层煤工作面压力显现特征及巷道围岩变形规律进行现场实测研究,对数值模拟结果的合理性进行验证。该研究成果为缓斜多煤层安全回采提供了理论参考,对类似条件下多煤层开采及巷道位置合理布置有一定的现实意义和参考价值。
【关键词】：多煤层开采 应力场 运移规律 煤岩变形 底板破坏 数值模拟
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TD823
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-23
• 1.1 问题的提出13-14
• 1.2 国内外研究现状14-20
• 1.2.1 缓倾斜多煤层(群)开采研究现状14-17
• 1.2.2 围岩应力场与岩层运移规律研究现状17-19
• 1.2.3 围岩应力场及岩层运移规律的数值模拟研究现状19-20
• 1.3 存在的问题20-21
• 1.4 论文研究的主要内容21
• 1.5 论文研究的理论和实际意义21-22
• 1.6 研究方法及技术路线22-23
• 2 缓倾斜多煤层开采覆岩移动变形特征23-39
• 2.1 地下开采引起的岩层移动及破坏形态分区23-27
• 2.1.1 采动影响覆岩变形垮落的时空关系23-24
• 2.1.2 岩层移动分区24-26
• 2.1.3 覆岩移动及破坏的力学模式26-27
• 2.2 缓斜多煤层开采冒落带与裂隙带高度27-29
• 2.2.1 覆岩破坏发育高度与覆岩岩性的关系27
• 2.2.2 多煤层开采覆岩破坏范围的最终形态27-29
• 2.3 多煤层采区下部煤层开采对上层煤影响的时空关系29-33
• 2.3.1 下部煤层开采对上层煤影响的空间关系29-32
• 2.3.2 下部煤层开采对上层煤影响的时间关系32-33
• 2.4 谢桥矿多煤层开采覆岩破坏高度及对上层煤的影响范围33-38
• 2.4.1 谢桥矿多煤层开采工程地质概况33-35
• 2.4.2 谢桥矿多煤层开采覆岩破坏高度的确定35-36
• 2.4.3 下部6煤开采对上覆8煤的影响范围36-38
• 2.5 本章小结38-39
• 3 下层煤开采上覆岩(煤)层应力及运移规律数值模拟研究39-59
• 3.1 数值模拟方法与其基本原理39-42
• 3.1.1 数值模拟方法的特点39-40
• 3.1.2 FLAC的基本原理40-42
• 3.2 数值模拟计算模型的建立42-44
• 3.2.1 计算模型与参数42-44
• 3.2.2 计算模型方案及模拟步骤44
• 3.3 岩体力学参数的选取44-46
• 3.4 模拟计算结果分析46-57
• 3.4.1 围岩应力场分布特征46-48
• 3.4.2 覆岩塑性区域分布特征48-50
• 3.4.3 围岩位移场分布特征50-53
• 3.4.4 下层煤开采引起的上部煤层应力变化规律53-55
• 3.4.5 下层煤开采引起的上部煤层位移变化规律55-57
• 3.5 本章小结57-59
• 4 上层煤开采底板应力场及破坏深度的力学解析59-75
• 4.1 采动影响下底板岩体应力分布规律59-61
• 4.2 煤层底板应力场的工程力学解析61-69
• 4.2.1 计算分析模型61-62
• 4.2.2 基本方程推算62-66
• 4.2.3 支承压力在底板中的传递规律66-69
• 4.3 塑性理论计算底板岩体最大破坏深度69-74
• 4.3.1 底板岩体最大破坏深度的塑性解69-71
• 4.3.2 煤体屈服区长度计算71-73
• 4.3.3 谢桥矿8煤层底板破坏带的分布形态73-74
• 4.4 本章小结74-75
• 5 煤层底板应力场及其对下层煤采动影响的数值模拟研究75-89
• 5.1 计算模型的建立75-76
• 5.2 岩体力学参数的选取76
• 5.3 模拟计算过程76
• 5.4 模拟结果分析76-88
• 5.4.1 煤层底板岩体塑性区域分布及破坏深度76-77
• 5.4.2 煤层底板下不同深度处岩体应力分布77-79
• 5.4.3 煤层底板下不同深度处岩体位移分布79-82
• 5.4.4 上层煤采动对下层煤工作面支承压力的影响82-85
• 5.4.5 两煤层同采时下层煤回采巷道合理位置选择85-88
• 5.5 本章小结88-89
• 6 缓倾斜多煤层联合开采现场实测研究89-103
• 6.1 试验矿井条件及工作面概况89-90
• 6.2 观测概述90-91
• 6.2.1 观测内容90
• 6.2.2 观测方法及观测仪器90-91
• 6.3 回采巷道位移观测结果分析91-98
• 6.3.1 13116回风巷位移变化规律91-95
• 6.3.2 13116运输巷位移变化规律95-98
• 6.3.3 上层煤工作面开采对下部巷道围岩变形的影响98
• 6.4 工作面液压支架载荷观测结果分析98-101
• 6.5 本章小结101-103
• 7 结论与展望103-105
• 7.1 主要结论103-104
• 7.2 展望104-105
• 参考文献105-109
• 致谢109-110
• 作者简介及读研期间主要科研成果110

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 赵文娟;采动围岩运动规律与断层活动性的研究[D];山东科技大学;2010年

2 刘超;1.0m极近距离煤层同采合理错距和开采技术研究[D];河北工程大学;2011年

3 李冲;邯邢地区煤层底板破坏规律研究[D];河北工程大学;2011年

4 刘小娟;峰峰矿区矿井防治水技术与对策研究[D];河北工程大学;2012年

5 李锋;深部煤层开采底板破坏特征研究[D];河北工程大学;2012年

6 刘敏;重复采动下多层矿采场应力及岩层移动规律研究[D];武汉理工大学;2013年

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本文编号：254449