浅埋煤层侧向支承压力演化及区段煤柱留设研究

发布时间：2020-06-17 17:57

【摘要】：本文以内蒙古杨家村煤矿2-2上煤层22采区综采工作面区段煤柱留设为背景,通过现场调研、理论分析、数值模拟实验、相似材料模拟试验与现场矿压监测相结合的方法,研究了浅埋煤层综采条件下侧向支承压力演化和区段煤柱留设问题,并在工程实践中得到验证,主要研究成果如下:(1)杨家村煤矿煤层赋存稳定,无瓦斯及突水危险;通过岩层取芯及室内岩石力学试验得知,煤层中赋存不稳定夹矸,试验得到各岩层力学参数;所得岩石力学参数为之后试验提供了依据。(2)通过相似材料模拟得到煤层开采顶板运动的弯曲、离层、断裂、垮落过程,监测了煤层开采关键层应力先升高后降低的演化趋势,得到了关键层断裂线位置;分析了杨家村煤矿地层结构,计算了煤层开采“砌体梁”结构的稳定性;分析关键层及上覆岩层破断失稳应力扰动影响;对模型施加水平应力观察到模型产生向上发展的裂隙,裂隙随着水平应力增加而经历产生、延伸、贯通的过程,多条裂隙相互贯通向上发展可影响至地表。(3)数值模拟动载荷作用下煤层开采不同阶段应力分布差异,根据应力演化曲线规律将动载荷作用侧向煤体应力演化分为4个阶段,各阶段内煤体塑性区总体呈现增加趋势,其演化曲线呈现类抛物线形式;流变状态下,随时间增加侧向支承压力应力集中系数呈现类抛物线形式降低,极限平衡区范围逐渐增加,侧向支承压力影响范围越来越小,得到了采空区上覆岩运动趋于稳定的时间及高弹性能应力集中的区域。(4)利用极限平衡理论计算煤层开采煤体塑性区宽度为5.3m,保持稳定最小理论宽度为9m,得到9m、12m、15m、20m四种不同宽度区段煤柱留设方案;利用FLAC3D模拟9m、12m、15m、20m四种不同宽度区段煤柱的稳定性,得出15m煤柱有利于保持巷道稳定性、有利于提供资源回收率,可以作为区段煤柱合理留设宽度;通过现场监测得出:15m区段煤柱塑性区范围及弹性区宽度,采动条件下巷道围岩变形数据,为今后煤层开采及类似矿井开采提供借鉴经验。
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD315
【图文】：

学硕士学位论文下采空区上覆岩层的裂隙发育过程。逡逑数值模拟逡逑数值模拟软件，根据现场地质条件建立数值模型，分析侧向煤体支承压力分析采空区上覆岩层运动稳定的时间以及支承压力峰值位置和低应力区的的区段煤柱尺寸以及巷道掘进滞后工作面的时间和距离。逡逑

铜匠川铁路，井田内南部有１０９国道穿过，西边界有东胜东外环与国道２１０相接，矿井逡逑进场公路接自哈拉不拉沟运煤专用公路，此外井田西南部以塔拉壕镇为中心，公路网发逡逑达，杨家村矿井交通位置图如图２．１所示。逡逑％邋—邋１逡逑％逦，家村矿井Ｉ逡逑伊金一邋４／：／逡逑，乫逡逑’邋：｜陕逦店堪十逡逑／邋Ｊ逦ｆ逡逑ｆ邋Ｚ－一邋＾■木县逦＾逡逑图２．１杨家村矿井交通位置图逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｔｈｅ邋ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｙａｎｇｊｉａｃｕｎ邋ｍｉｎｅ逡逑井田总体地形为南？北低。最闻点位于井田西南部６２８号钻孔以南的山包上，标尚为逡逑１５４２．４０ｍ，最低点位于井田北部ＧＩ０１号钻孔附近巴隆图沟的沟谷中，标高为１４０９．３０ｍ，逡逑最大高差为１３３ｍ。井田位于鄂尔多斯台向斜东部，地壳完整、稳定，根据中国科学院地逡逑震局资料：井田所在地地震烈度为７度。逡逑根据地质填图及钻探成果对比分析，矿区地层由老至新发育有：三叠系上统延长组逡逑（Ｔ３ｙ）、侏罗系中下统延安组（Ｊｌ－２ｙ）、侏罗系中统（Ｊ２）、白垩系下统志丹群（Ｋｌｚｈ）逡逑和第四系（Ｑ）。各岩层厚度岩性及特征描述见地层综合柱状图２．２。逡逑１０逡逑

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本文编号：2717952