深部大采高采场覆岩运动及应力演化规律研究
发布时间：2021-03-31 08:24
深部厚煤层开采在我国未来的煤炭生产中将占据十分重要的位置,而深部大采高综采则是我国深部厚煤层开采的必然趋势。因此研究深部大采高采场覆岩运动及应力演化规律,不仅对指导深部矿井采用大采高综采具有重要的现实意义,而且还可以为深部复合动力灾害危险性评估奠定基础。论文以平煤十一矿24030深部大采高工作面地质条件为背景,通过理论分析、二维相似材料模拟和UDEC软件模拟等方法,对深部大采高采场上覆岩层的运动和应力演化的规律作了研究,主要成果如下:（1）使用关键层理论和梁理论,计算出24030工作面上覆岩层的载荷、各岩层的初次垮落步距和周期垮落步距以及关键层位置处的下沉量,并且得到了新的适合平煤深部开采条件下的估算垮落带、裂隙带高度的修正公式。（2）建立了24030工作面的大型二维相似材料模型试验,描述了深部大采高采场覆岩运动破坏规律和最终的“三带”分布特征以及覆岩的沉降规律,分析了工作面上覆岩层的应力的时空演化规律。（3）采用UDEC软件建立了24030工作面回采数值模型,得到了上覆岩层的运动规律和开采后“三带”的高度分布,分析了覆岩的应力演化规律和应力分布特征及覆岩塑性区分布形态。（4）在应力拱...
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
后用抹子弄平、用夯锤压实，直至这些混合料压实到试验设计的高度为止。因为模拟的是一层又一层的岩石，所以一层铺设完毕再铺设下一层，层中间用片状云母模拟节理，每次铺设混合料的厚度不可小于1cm，不可大于3cm，厚度太小不容易压实，厚度太大容易模型上实下松，最好的铺设高度为2cm。按照上面说的顺序一直将岩层铺设到指定的高度为止。将压力传感器按照事先设计位置在制造模型过程中就安放到指定位置。模型制造完毕后，自然风干和定型两天，拆卸两侧钢板，安设位移测点，并且养护7天左右，即可按预定方案实施开采计划。图3.1模型及测线布置Figure3.1Modelandsurveylinelayout（2）模型测点布置位移测点布置。待模型干燥后，在模型外表面布置位移测点。实验中使用由西安交通大学信息机电研究所研制的三维光学摄影测量系统（XJTUDP）对表面质点位移进行监测。布设测点时应思考试验目的和和模型的实际情况，本次试验考虑到模型架较小，同时为了能完整记录模型整体的垮落破坏及运动过程，在模型表面用记号笔刻画边长10cm的正方形，基本布满整个模型，正方形顶点可以作为水平及竖直观测点，在顶点处钉白色圆纸片以方便拍照，如图3.1和表3.3所示。应力监测点布置。采用TST3822静态应变测试分析系统持续监测工作面推进过程中顶板相对应力变化情况，本次试验在模型中共安放了4排19个微型土压力盒传感器，如图3.2和图3.3所示。第1排位于煤层下方2.0m，层高为10.2m的砂质泥岩中，压力盒从右到左编码顺序为1~4，最边缘压力盒间距右边界102.5cm。第2排布置在间隔煤层上方7m处，层厚为5.47m的泥岩中，压力盒从右到左编码顺序为5~10，最边缘压力盒距离右边界
辽宁工程技术大学硕士学位论文1777.5cm。第3排布设在上覆岩层20m处，层厚为8.33m的细砂岩中，压力盒从右到左编码顺序为11~16，水平位置与第二排一样。第4排位于间距煤层顶板66m，层厚为17.98m的粉砂岩中，土压力盒从右到左的编码次序为17~19，最外缘压力盒距离右边界115cm。水平层面的压力盒每个距离均为25cm。表3.3测线布置位置Table3.3Surveylinelayoutposition测线编号测线编号（从左至右）距煤层顶部距离/cm备注aa1-a2716.5位于已煤bb1-b276.5层下方cc1-c273.5位于己煤层上方dd1-d2713.5ee1-e2723.5ff1-f2733.5gg1-g2743.5hh1-h2753.5ii1-i2763.5gg1-g2773.5kk1-k2783.5ll1-l2793.5mm1-m27103.5（3）开挖步骤图3.2相似模拟试验量测仪器Figure3.2Measuringinstrumentsinsimilaritysimulation为避免边界效应，距离模型左侧边沿500mm处设置为开切眼，第一次开切长度选50mm，然后展开试验计划。现场实行“三、八”工作制作业，两班半用来采煤，半班准
【参考文献】：
期刊论文
[1]数值模拟在地下煤矿开采岩石力学问题中的应用[J]. 高富强. 采矿与岩层控制工程学报. 2019(02)
[2]基于采动岩层控制的煤炭科学开采[J]. 王家臣. 采矿与岩层控制工程学报. 2019(02)
[3]我国煤炭开采与岩层控制技术发展40a及展望[J]. 康红普,徐刚,王彪谋,吴拥政,姜鹏飞,潘俊锋,任怀伟,张玉军,庞义辉. 采矿与岩层控制工程学报. 2019(02)
[4]深部岩体力学与开采理论研究进展[J]. 谢和平. 煤炭学报. 2019(05)
[5]煤炭开采与岩层运动[J]. 钱鸣高,许家林. 煤炭学报. 2019(04)
[6]深部采动围岩宏观变形破坏的力学演化规律[J]. 王新丰,罗文波,吴振东,陈紫阳,李玉豪. 现代隧道技术. 2019(01)
[7]深部采场工作面围岩应力分布规律及围岩破坏范围研究[J]. 耿宏波,叶义成,罗斌玉. 金属矿山. 2018(06)
[8]采场围岩支承压力分布特征研究现状分析[J]. 魏世明,王耀. 煤炭科学技术. 2018(S1)
[9]深部大采高工作面支承压力分布特征及影响因素分析[J]. 金珠鹏,秦涛,张俊文. 煤炭科学技术. 2018(S1)
[10]岩层移动理论与力学模型及其展望[J]. 左建平,孙运江,文金浩,李政岱. 煤炭科学技术. 2018(01)
博士论文
[1]采动覆岩结构的“关键层—松散层拱”理论及其应用研究[D]. 汪锋.中国矿业大学 2016
[2]采矿岩石压力拱演化规律及其应用的研究[D]. 杜晓丽.中国矿业大学 2011
硕士论文
[1]辛安煤矿厚煤层综放开采覆岩活动规律及围岩控制研究[D]. 李磊.辽宁工程技术大学 2015
[2]采动覆岩裂隙场演化及瓦斯运移规律研究[D]. 李生舟.重庆大学 2012
[3]深井大采高综放高效开采技术研究及应用[D]. 胡善超.山东科技大学 2011
本文编号：3111123
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
后用抹子弄平、用夯锤压实，直至这些混合料压实到试验设计的高度为止。因为模拟的是一层又一层的岩石，所以一层铺设完毕再铺设下一层，层中间用片状云母模拟节理，每次铺设混合料的厚度不可小于1cm，不可大于3cm，厚度太小不容易压实，厚度太大容易模型上实下松，最好的铺设高度为2cm。按照上面说的顺序一直将岩层铺设到指定的高度为止。将压力传感器按照事先设计位置在制造模型过程中就安放到指定位置。模型制造完毕后，自然风干和定型两天，拆卸两侧钢板，安设位移测点，并且养护7天左右，即可按预定方案实施开采计划。图3.1模型及测线布置Figure3.1Modelandsurveylinelayout（2）模型测点布置位移测点布置。待模型干燥后，在模型外表面布置位移测点。实验中使用由西安交通大学信息机电研究所研制的三维光学摄影测量系统（XJTUDP）对表面质点位移进行监测。布设测点时应思考试验目的和和模型的实际情况，本次试验考虑到模型架较小，同时为了能完整记录模型整体的垮落破坏及运动过程，在模型表面用记号笔刻画边长10cm的正方形，基本布满整个模型，正方形顶点可以作为水平及竖直观测点，在顶点处钉白色圆纸片以方便拍照，如图3.1和表3.3所示。应力监测点布置。采用TST3822静态应变测试分析系统持续监测工作面推进过程中顶板相对应力变化情况，本次试验在模型中共安放了4排19个微型土压力盒传感器，如图3.2和图3.3所示。第1排位于煤层下方2.0m，层高为10.2m的砂质泥岩中，压力盒从右到左编码顺序为1~4，最边缘压力盒间距右边界102.5cm。第2排布置在间隔煤层上方7m处，层厚为5.47m的泥岩中，压力盒从右到左编码顺序为5~10，最边缘压力盒距离右边界
辽宁工程技术大学硕士学位论文1777.5cm。第3排布设在上覆岩层20m处，层厚为8.33m的细砂岩中，压力盒从右到左编码顺序为11~16，水平位置与第二排一样。第4排位于间距煤层顶板66m，层厚为17.98m的粉砂岩中，土压力盒从右到左的编码次序为17~19，最外缘压力盒距离右边界115cm。水平层面的压力盒每个距离均为25cm。表3.3测线布置位置Table3.3Surveylinelayoutposition测线编号测线编号（从左至右）距煤层顶部距离/cm备注aa1-a2716.5位于已煤bb1-b276.5层下方cc1-c273.5位于己煤层上方dd1-d2713.5ee1-e2723.5ff1-f2733.5gg1-g2743.5hh1-h2753.5ii1-i2763.5gg1-g2773.5kk1-k2783.5ll1-l2793.5mm1-m27103.5（3）开挖步骤图3.2相似模拟试验量测仪器Figure3.2Measuringinstrumentsinsimilaritysimulation为避免边界效应，距离模型左侧边沿500mm处设置为开切眼，第一次开切长度选50mm，然后展开试验计划。现场实行“三、八”工作制作业，两班半用来采煤，半班准
【参考文献】：
期刊论文
[1]数值模拟在地下煤矿开采岩石力学问题中的应用[J]. 高富强. 采矿与岩层控制工程学报. 2019(02)
[2]基于采动岩层控制的煤炭科学开采[J]. 王家臣. 采矿与岩层控制工程学报. 2019(02)
[3]我国煤炭开采与岩层控制技术发展40a及展望[J]. 康红普,徐刚,王彪谋,吴拥政,姜鹏飞,潘俊锋,任怀伟,张玉军,庞义辉. 采矿与岩层控制工程学报. 2019(02)
[4]深部岩体力学与开采理论研究进展[J]. 谢和平. 煤炭学报. 2019(05)
[5]煤炭开采与岩层运动[J]. 钱鸣高,许家林. 煤炭学报. 2019(04)
[6]深部采动围岩宏观变形破坏的力学演化规律[J]. 王新丰,罗文波,吴振东,陈紫阳,李玉豪. 现代隧道技术. 2019(01)
[7]深部采场工作面围岩应力分布规律及围岩破坏范围研究[J]. 耿宏波,叶义成,罗斌玉. 金属矿山. 2018(06)
[8]采场围岩支承压力分布特征研究现状分析[J]. 魏世明,王耀. 煤炭科学技术. 2018(S1)
[9]深部大采高工作面支承压力分布特征及影响因素分析[J]. 金珠鹏,秦涛,张俊文. 煤炭科学技术. 2018(S1)
[10]岩层移动理论与力学模型及其展望[J]. 左建平,孙运江,文金浩,李政岱. 煤炭科学技术. 2018(01)
博士论文
[1]采动覆岩结构的“关键层—松散层拱”理论及其应用研究[D]. 汪锋.中国矿业大学 2016
[2]采矿岩石压力拱演化规律及其应用的研究[D]. 杜晓丽.中国矿业大学 2011
硕士论文
[1]辛安煤矿厚煤层综放开采覆岩活动规律及围岩控制研究[D]. 李磊.辽宁工程技术大学 2015
[2]采动覆岩裂隙场演化及瓦斯运移规律研究[D]. 李生舟.重庆大学 2012
[3]深井大采高综放高效开采技术研究及应用[D]. 胡善超.山东科技大学 2011
本文编号：3111123
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