韩家湾近距浅埋房柱式采空下动压灾害防治研究

发布时间：2019-11-20 13:51

【摘要】：陕北侏罗纪煤田近距浅埋煤层多年的研究和结果表明,其大多为煤层群开采,具有埋深浅、薄基岩、地表厚风积沙覆盖层的赋存特点。以往多采用房柱式开采,形成了大量房柱式采空区,而近距煤层群开采动压灾害显现明显。本文以理论分析、物理相似模拟实验及数值模拟等研究方法,对房柱式采空区下覆岩结构、煤柱稳定性、顶板应力分布、应力传递及动压防治等问题进行了研究。通过物理相似模拟试实验揭示了宽煤柱下3-1煤开采顶板破断动压机理,由于房柱采空区内残留煤柱的存在,关键层在推进方向上受力不均匀,当关键层断裂位置位于残留煤柱下方时,关键层易发生滑落失稳;当关键层断裂位置位于两残留煤柱之间的采空区下方时,关键层已发生回转失稳。利用FLAC3D数值软件模拟了在3.4m房柱和15m隔离煤柱下,对2-2煤层进行了回采,发现在3-1煤层上方5m~10m的范围内,应力曲线波动明显减弱,直接顶上部(0~6m)受煤柱集中应力的影响较小,而直接顶上部(6~15m)的关键层受到上部残留煤柱影响较明显,2-2煤层残留煤柱影响深度约为27m。通过相应影响因素确定了支架的工作阻力。分析了深孔预爆预防动压机理,提出了动压力防治技术,井下采用KJ959微震监测系统,地面采用存储式YTZ-3地震仪,在3302工作面过上覆房柱采空区煤柱进行了预爆破,根据微震监测系统监测的微震事件定位,推断了预爆影响范围,在现场取得了良好的预防效果。
【图文】：

初始模型

西安科技大学工程硕士学位论文3.3 房柱采空区煤柱应力分布数值模拟研究3.3.1 数值模型的建立FLAC3D是由美国 Itasca Consulting Group Inc.公司研发的三维快速拉格朗日分析软件，该软件较好的模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时发生的破坏或塑性流动的力学特性[46]，能够在结构、温度、流体、岩土等学科进行研究，目前已广泛应用于采矿工程、隧道工程、岩土工程等领域的科学研究之中。FLAC3D数值计算模型根据韩家湾煤矿工作面综合柱状图构建。模型尺寸为200m 20m 110m，，初始模型如图 3.2 所示。

模型图,砂质泥岩,模型,泥岩

砂质泥岩 5.21 1.9 1.35 39.2 630 340细粒砂岩 48.5 2.85 1.5 42.0 560 488砂质泥岩 5.21 1.9 1.35 39.2 630 340细粒砂岩 48.5 2.85 1.5 42.0 560 488砂质泥岩 5.21 1.9 1.35 39.2 630 340泥岩 41.5 4.12 2.16 37.5 640 330粉砂岩 36.0 3.69 0.65 44.5 1269 620砂质泥岩 5.21 1.9 1.35 39.2 630 340细粒砂岩 48.5 2.85 1.5 42.0 560 488泥岩 41.5 4.12 2.16 37.5 640 330细粒砂岩 48.5 2.85 1.5 42.0 560 340砂质泥岩 5.21 1.9 1.35 39.2 630 488泥岩 41.5 4.12 2.16 37.5 640 3303-1煤 1.1 36.8 587 2863.3.2 数值模拟结果分析（1）工作面未采时当 2-2煤层开采完以后，3-1煤层未开采时，利用 FLAC3D数值模拟软件仿真模拟如图3.3 至 3.5 所示。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD325.3

【参考文献】