门克庆矿侏罗纪3-1煤层开采覆岩破坏发育规律研究

发布时间：2020-06-05 11:23

【摘要】：煤炭在安全生产过程中,常常会遇到各种矿井事故,其中覆岩破坏引发的顶板事故给煤矿带来了巨大的经济损失和人员伤亡。为了防止这类灾害的发生,从事相关行业的人们对此十分关注和重视,迫切需要利用相关测试技术和方法对覆岩破坏特征进行精细化研究。文章通过介绍覆岩破坏探测基本原理及测试方法,利用FLAC~(3D)数值软件构建采场覆岩三维地质模型,研究煤层开采过程中覆岩变形破坏的特征,并结合地电场观测系统和相关监测技术对采煤面电阻率值和电极电流变化进行有效探测,综合分析采场覆岩破坏发育规律,这对于煤矿安全、高效开采具有重大的意义。根据内蒙古门克庆矿区某采煤工作面3-1煤层顶板岩层力学测试数据,构建FLAC~(3D)数值模型对采场覆岩变形破坏特征进行模拟研究。其数值模拟结果表明:煤层回采过程中,采场覆岩出现应力集中和增大的现象,工作面两侧及周围围岩则形成了应力支撑结构。工作面顶板和底板都以剪切破坏为主,采场覆岩塑性区破坏形态呈“马鞍状”分布,导水裂隙带发育高度为105.9m;覆岩位移量随着煤层回采持续增加,最大可达0.176m。采用地电场观测系统和电阻率CT法监测技术对门克庆矿区某采煤工作面3-1煤层回采过程中覆岩破坏发育规律进行实测,其中电阻率反演结果和电极电流比值变化结果确定了覆岩导水裂隙带发育高度为108m,为砂质泥岩与泥岩界面位置;垮落带发育高度为22m,为细粒砂岩和中粒砂岩界面位置。工作面超前应力影响范围为60m,离层裂隙带发育范围为120~127m。3-1煤层平均采高4.35m,裂采比为24.6,垮采比为5.1。工作面导水裂缝带的鞍部发育高度略低于边缘高度。通过对数值模拟和现场实测结果的综合分析,判断两者探测的导水裂隙带发育高度和覆岩破坏发育形态是基本一致的,从而确定侏罗纪3-1煤层开采导致导水裂隙带最终发育高度为108m,垮落带发育高度为22m。又由于经验公式所得的导水裂隙带高度较实测结果相差较大,表明防治水规定的“两带”计算公式具有一定的局限性和区域性,在门克庆矿区不能完全适用。同时,实测结果中裂高比和垮采比可以为侏罗纪煤层开采覆岩破坏发育规律研究提供一定的参考价值,为矿井安全生产、水害防治和保护煤柱的留设提供一定的基本保障。图[23]表[5]参考文献[98]
【图文】：

-2017年煤矿事故统计

技术路线图
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD325

【参考文献】

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本文编号：2697977