巷式充填开采煤柱失稳机制及冲击矿压机理研究
发布时间：2021-05-21 04:08
巷式充填开采是解决“三下压煤”和边角残煤等难采资源回收的有效途径,是绿色开采技术体系的重要组成部分。在巷式充填开采技术中,煤柱动力失稳所诱发的冲击矿压灾害严重威胁了工作面的安全回采。本论文综合应用煤岩力学实验、理论分析、数值模拟和工程实践等诸多研究方法,对巷式充填开采煤柱失稳机制及冲击矿压机理进行了系统的研究,取得如下创新性成果:（1）通过设置多级位移加载速率,并采用DDL500电子万能试验机以及MTS815.02电液伺服试验机测试系统,开展了不同加载速率下煤岩冲击倾向性实验,得到加载速率对煤岩冲击倾向性的影响规律。（2）采用断裂力学理论分析了煤柱壁面板裂结构的形成机制,基于煤柱板裂结构动力失稳的能量机制,将煤柱板裂结构和巷道顶板视为耗能体和释能体,建立由释能体和耗能体组成的双体系统力学模型,通过分析双体系统的能量平衡关系,得到基于折迭突变模型的煤柱动力失稳机理。（3）通过分析巷式充填开采对上覆岩层运动的控制机理,建立了巷式充填开采承载体系力学模型,采用能量变分法推导出巷式充填开采煤柱弹性变形的解析解;基于弹性-粘弹性对应原理,引入煤岩体的伯格斯体流变模型,得到煤柱粘弹性变形的解析解;...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：183 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容和方法
1.4 主要创新点
2 煤岩的冲击倾向性及其加载速率效应
2.1 煤岩基本力学性能
2.2 煤岩的冲击倾向性
2.3 加载速率对煤岩冲击倾向性影响规律
2.4 本章小结
3 巷式充填开采煤柱稳定性研究
3.1 巷式充填开采煤柱板裂破坏机制
3.2 煤柱失稳的能量机制
3.3 基于折迭突变模型的煤柱动力失稳机理
3.4 本章小结
4 巷式充填开采煤柱与充填体耦合承载机理
4.1 巷式充填开采对上覆岩层运动的控制作用
4.2 巷式充填开采承载体系力学模型
4.3 巷式充填开采煤柱变形的粘弹性分析
4.4 工程验证
4.5 本章小结
5 巷式充填开采煤柱冲击矿压危险性的数值模拟
5.1 数值分析软件FLAC3D概述
5.2 充填巷道的合理掘进时间
5.3 冲击矿压危险性的能量密度判据
5.4 巷道掘进次序对煤柱稳定性的影响
5.5 本章小结
6 工程实例分析
6.1 采矿地质条件
6.2 冲击矿压事故概况
6.3 冲击矿压事故的数值分析
6.4 冲击矿压发生原因及防治对策
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要研究结论
7.2 研究工作展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤炭科学开采新理念与技术变革研究[J]. 谢和平,王金华,姜鹏飞,刘见中,吴刚,周宏伟,任怀伟. 中国工程科学. 2015(09)
[2]充填采煤理论与技术的新进展及展望[J]. 缪协兴,巨峰,黄艳利,郭广礼. 中国矿业大学学报. 2015(03)
[3]特厚煤层长壁巷式胶结充填开采技术研究与应用[J]. 邓雪杰,张吉雄,周楠,安泰龙,郭帅. 采矿与安全工程学报. 2014(06)
[4]基于FLAC3D的公路下压煤巷式充填开采数值模拟分析[J]. 董羽,黄玉诚,邓和浪,常军,赵飞. 煤矿安全. 2014(06)
[5]我国煤炭开采中的冲击地压机理和防治[J]. 姜耀东,潘一山,姜福兴,窦林名,鞠杨. 煤炭学报. 2014(02)
[6]饱水时间对千秋煤矿2#煤层冲击倾向性指标的影响[J]. 苏承东,翟新献,魏向志,李宝富. 岩石力学与工程学报. 2014(02)
[7]尺寸效应对煤层冲击倾向性测试结果的影响[J]. 石永奎,马源鸿,尹延春. 煤炭科学技术. 2014(02)
[8]似膏体巷式充填采煤技术及应用[J]. 黄玉诚,武洋,常军. 煤炭科学技术. 2014(01)
[9]公路下压煤充填开采技术实践[J]. 赵飞,黄玉诚,王凯,董羽,赵世全. 煤矿安全. 2013(08)
[10]似膏体充填水体下采煤技术实践[J]. 黄玉诚,董羽,段仲捷,邵磊昌,宋楷. 中国矿业. 2013(07)
博士论文
[1]超高水充填材料及其充填开采技术研究与应用[D]. 冯光明.中国矿业大学 2009
[2]膏体充填控制覆岩变形与地表沉陷的理论研究与实践[D]. 常庆粮.中国矿业大学 2009
[3]矸石充填开采沉陷控制基础问题研究[D]. 查剑锋.中国矿业大学 2008
[4]巷道围岩失稳机制及冲击矿压机理研究[D]. 秦昊.中国矿业大学 2008
[5]矸石直接充填综采岩层移动控制及其应用研究[D]. 张吉雄.中国矿业大学 2008
[6]中国能源供求预测模型及发展对策研究[D]. 张丽峰.首都经济贸易大学 2006
[7]动静组合加载下的岩石破坏特性研究[D]. 左宇军.中南大学 2005
硕士论文
[1]巷采充填矸石压缩特性研究[D]. 李辉.辽宁工程技术大学 2011
[2]膏体充填开采控制地表沉陷影响因素研究[D]. 刘明.山东科技大学 2008
[3]膏体充填流变特性及工艺研究[D]. 王五松.辽宁工程技术大学 2004
本文编号：3199018
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：183 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容和方法
1.4 主要创新点
2 煤岩的冲击倾向性及其加载速率效应
2.1 煤岩基本力学性能
2.2 煤岩的冲击倾向性
2.3 加载速率对煤岩冲击倾向性影响规律
2.4 本章小结
3 巷式充填开采煤柱稳定性研究
3.1 巷式充填开采煤柱板裂破坏机制
3.2 煤柱失稳的能量机制
3.3 基于折迭突变模型的煤柱动力失稳机理
3.4 本章小结
4 巷式充填开采煤柱与充填体耦合承载机理
4.1 巷式充填开采对上覆岩层运动的控制作用
4.2 巷式充填开采承载体系力学模型
4.3 巷式充填开采煤柱变形的粘弹性分析
4.4 工程验证
4.5 本章小结
5 巷式充填开采煤柱冲击矿压危险性的数值模拟
5.1 数值分析软件FLAC3D概述
5.2 充填巷道的合理掘进时间
5.3 冲击矿压危险性的能量密度判据
5.4 巷道掘进次序对煤柱稳定性的影响
5.5 本章小结
6 工程实例分析
6.1 采矿地质条件
6.2 冲击矿压事故概况
6.3 冲击矿压事故的数值分析
6.4 冲击矿压发生原因及防治对策
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要研究结论
7.2 研究工作展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤炭科学开采新理念与技术变革研究[J]. 谢和平,王金华,姜鹏飞,刘见中,吴刚,周宏伟,任怀伟. 中国工程科学. 2015(09)
[2]充填采煤理论与技术的新进展及展望[J]. 缪协兴,巨峰,黄艳利,郭广礼. 中国矿业大学学报. 2015(03)
[3]特厚煤层长壁巷式胶结充填开采技术研究与应用[J]. 邓雪杰,张吉雄,周楠,安泰龙,郭帅. 采矿与安全工程学报. 2014(06)
[4]基于FLAC3D的公路下压煤巷式充填开采数值模拟分析[J]. 董羽,黄玉诚,邓和浪,常军,赵飞. 煤矿安全. 2014(06)
[5]我国煤炭开采中的冲击地压机理和防治[J]. 姜耀东,潘一山,姜福兴,窦林名,鞠杨. 煤炭学报. 2014(02)
[6]饱水时间对千秋煤矿2#煤层冲击倾向性指标的影响[J]. 苏承东,翟新献,魏向志,李宝富. 岩石力学与工程学报. 2014(02)
[7]尺寸效应对煤层冲击倾向性测试结果的影响[J]. 石永奎,马源鸿,尹延春. 煤炭科学技术. 2014(02)
[8]似膏体巷式充填采煤技术及应用[J]. 黄玉诚,武洋,常军. 煤炭科学技术. 2014(01)
[9]公路下压煤充填开采技术实践[J]. 赵飞,黄玉诚,王凯,董羽,赵世全. 煤矿安全. 2013(08)
[10]似膏体充填水体下采煤技术实践[J]. 黄玉诚,董羽,段仲捷,邵磊昌,宋楷. 中国矿业. 2013(07)
博士论文
[1]超高水充填材料及其充填开采技术研究与应用[D]. 冯光明.中国矿业大学 2009
[2]膏体充填控制覆岩变形与地表沉陷的理论研究与实践[D]. 常庆粮.中国矿业大学 2009
[3]矸石充填开采沉陷控制基础问题研究[D]. 查剑锋.中国矿业大学 2008
[4]巷道围岩失稳机制及冲击矿压机理研究[D]. 秦昊.中国矿业大学 2008
[5]矸石直接充填综采岩层移动控制及其应用研究[D]. 张吉雄.中国矿业大学 2008
[6]中国能源供求预测模型及发展对策研究[D]. 张丽峰.首都经济贸易大学 2006
[7]动静组合加载下的岩石破坏特性研究[D]. 左宇军.中南大学 2005
硕士论文
[1]巷采充填矸石压缩特性研究[D]. 李辉.辽宁工程技术大学 2011
[2]膏体充填开采控制地表沉陷影响因素研究[D]. 刘明.山东科技大学 2008
[3]膏体充填流变特性及工艺研究[D]. 王五松.辽宁工程技术大学 2004
本文编号：3199018
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