浅埋煤层覆岩裂隙发育规律及其分布特征

发布时间：2021-05-15 15:55

　　我国神东矿区蕴含着丰富的矿产资源,近些年矿产资源的大力开发加剧了该地区的环境问题和安全问题。解决这一问题的重要环节之一就是掌握该地区的采动覆岩裂隙发育规律及其分布特征。本文以神东天隆公司霍洛湾矿22202工作面为研究背景,通过整理分析矿压实测数据,利用相似模拟实验、数值模拟实验等手段对浅埋煤层覆岩裂隙发育规律及其分布特征进行了研究。首先,论文通过相似模拟实验对霍洛湾矿22202工作面进行了实验研究。基于开采沉陷规律对浅埋煤层工作面的三带发育高度进行了预测。并通过过对浅埋煤层覆岩裂隙形态的观察,得出了覆岩裂隙形态的一般分布特征。其次,通过对裂隙网络的图像进行处理之后,使用分形维数对裂隙网络的形态参数进行研究,得出了裂隙网络形态参数演化的一般规律:（1）采动岩体裂隙的形成、扩展、分布非常复杂,但具有分形特征,可用分形维数描述采动岩体裂隙网络在二维空间的分布特征。（2）“三带”及垂向裂隙区采动岩体裂隙网络具有不同的分形维数特征,垮落带、离层裂隙带的分形维数值高于裂隙带的分形维数值,而垂向裂隙区的分形维数跨度较大,但总体来说也大于裂隙带的分形维数值。（3）分形维数与开采进度的关系可划分为3个阶... 

【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及目的意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 选题目的及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 采动覆岩裂隙演化规律研究现状
        1.2.2 采动覆岩裂隙网络分形特征研究现状
    1.3 研究内容、方法及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
        1.3.3 技术路线
        1.3.4 创新点
2 霍洛湾矿煤层地质开采条件
    2.1 矿井概况
        2.1.1 矿井交通与自然地理
        2.1.2 矿井地层
        2.1.3 煤层赋存
    2.2 2-2煤层开采条件分析
        2.2.1 2-2煤层赋存特征
        2.2.2 22202 工作面基本情况
        2.2.3 煤层顶、底板力学性质
        2.2.4 其他开采条件分析
    2.3 本章小结
3 霍洛湾矿22202工作面的相似模拟实验
    3.1 相似模拟实验意义
        3.1.1 模拟研究的主要目的和任务
        3.1.2 研究内容
    3.2 相似模拟实验设计
        3.2.1 模型相似比
        3.2.2 模型材料配比
        3.2.3 模型铺设及测点布置
    3.3 实验模拟结果分析
        3.3.1 22202工作面矿压显现规律
        3.3.2 22202工作面位移监测点变化情况
        3.3.3 22202工作面超前支承压力变化情况
        3.3.4 2-2煤层上覆岩垮落分带情况
    3.4 本章小结
4 浅埋煤层覆岩裂隙形态参数分形几何研究
    4.1 分形维数的计算方法
    4.2 采动裂隙定量描述方法
        4.2.1 裂隙发育要素
        4.2.2 图像处理
        4.2.3 分形维数获取
    4.3 采动岩体裂隙分形维数演化规律
        4.3.1 裂隙网络发育过程与工作面推进距离的关系
        4.3.2 不同区域分维特征
    4.4 本章小结
5 裂隙网络演化的数值模拟研究
    5.1 离散单元法简介
    5.2 计算模型建立
        5.2.1 模型的设计原则
        5.2.2 模型的建立
    5.3 采动岩体裂隙网络演化数值模拟结果及分形效应分析
        5.3.1 采动裂隙分形特征
        5.3.2 上覆岩层的开采应力变化分析
        5.3.3 上覆岩层分形维数随压力演化机理分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
在学研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1].煤层群覆岩裂隙带煤与瓦斯共采协同机制研究[J]. 袁欣鹏,梁冰,孙维吉,张秀平.  中国矿业大学学报. 2020(02)
[2]基于BOFDA的覆岩采动“两带”变形表征研究[J]. 侯公羽,胡涛,李子祥,谢冰冰,肖海林,周天赐.  采矿与安全工程学报. 2020(02)
[3]浅埋薄基岩大采高工作面顶板破断特征和来压规律[J]. 黄庆享,贺雁鹏,李锋,王碧清,李军,苗彦平.  西安科技大学学报. 2019(05)
[4]浅埋煤层群开采顶板双关键层结构及支护阻力研究[J]. 黄庆享,赵萌烨,黄克军.  中国矿业大学学报. 2019(01)
[5]Performance-based fractal fracture model for complex fracture network simulation[J]. Wen-Dong Wang,Yu-Liang Su,Qi Zhang,Gang Xiang,Shi-Ming Cui.  Petroleum Science. 2018(01)
[6]厚松散层覆岩移动机理及“类双曲线”模型[J]. 左建平,孙运江,钱鸣高.  煤炭学报. 2017(06)
[7]分形理论研究采动裂隙演化规律[J]. 宋白雪,陈立,张发旺,陈亮,李华耀.  工程勘察. 2017(01)
[8]采动裂隙场梯形台分布特征数值模拟研究[J]. 苏南丁,杜宇,岳海明.  中州煤炭. 2016(11)
[9]近距离煤层重复采动覆岩裂隙形态及其演化规律实验研究[J]. 李树刚,丁洋,安朝峰,李昊天,蔚晓雯.  采矿与安全工程学报. 2016(05)
[10]隐伏向斜扬起端构造复杂区回采工作面防治水技术[J]. 冯玉,马亚杰,王东,李玉忠.  煤炭科学技术. 2015(05)

博士论文
[1]深部开采上覆岩层中采动裂隙网络演化规律研究[D]. 王志国.中国矿业大学（北京） 2011
[2]综放面顶煤压裂规律及成拱机理研究[D]. 魏锦平.太原理工大学 2004



本文编号：3187918