褶皱附近冲击矿压规律及其控制研究

发布时间：2017-05-01 04:01

  本文关键词：褶皱附近冲击矿压规律及其控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 冲击矿压是矿山开采中发生的煤岩动力现象之一。褶皱等构造附近常常会发生冲击矿压,严重影响煤矿安全开采。因此,研究褶皱附近冲击矿压规律及其控制,对于保证煤矿安全生产具有一定的实际意义。 本文以地质动力学为基础分析了褶皱的成因以及对地应力场的影响,认为工作面超前支承压力与残余构造应力的叠加,形成了局部应力集中是导致褶皱附近冲击矿压的原因之一。采用试验研究,测试了纯煤和湿煤试件的冲击倾向性和煤岩体变形破坏过程中的电磁辐射规律。 褶皱附近冲击矿压的影响因素是多方面的,一般有褶皱对工作面超前支承压力的影响,采动导致的残余应力释放,褶皱引起的构造型冲击矿压。通过对褶皱附近冲击矿压的影响因素进行数值分析,得到距褶皱轴部相同距离时,工作面自背斜轴部起俯采时,支承应力集中系数比自向斜轴部起仰采大,最大水平应力集中系数开始时前者小,而后逐渐大于后者;先开采向斜轴部工作面,再开采向斜翼部工作面后,靠近向斜一侧煤体的应力集中系数有不同程度降低,而采用相反开采顺序时,该侧应力集中程度更大。因此,可以确定当工作面从褶皱翼部开始回采时,冲击矿压的危险性远高于工作面从褶皱轴部开始回采的的危险性;当褶皱背向斜同时存在时,工作面从褶皱背斜轴部开始俯采时,冲击危险性远高于从褶皱向斜轴部开始仰采的危险性。 以砚北矿250205上工作面为现场实践点,进行褶皱冲击矿压预测、减冲现场测试。实践表明,采用电磁辐射法可以对冲击矿压危险性进行有效预测,卸压爆破、注水可以有效降低冲击矿压的强度或消除冲击矿压。 该论文有图75幅,表22个,参考文献78篇。
【关键词】：冲击矿压 褶皱构造 试验研究 数值分析 现场测试
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TD324
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 前言14-24
• 1.1 冲击矿压概述14-15
• 1.2 褶皱冲击矿压概述15-16
• 1.3 国内外研究现状16-19
• 1.3.1 冲击矿压机理的研究现状17
• 1.3.2 褶皱附近冲击矿压机理的研究现状17-19
• 1.4 褶皱附近冲击矿压研究存在的问题19-21
• 1.5 研究内容21-22
• 1.6 研究方法22-24
• 2 褶皱附近煤岩冲击倾向性实验研究24-38
• 2.1 冲击倾向性指标24-25
• 2.2 实验系统简介25-28
• 2.2.1 实验系统25-27
• 2.2.2 实验方法27-28
• 2.3 煤样的冲击倾向性指标测定28-30
• 2.3.1 试件制取28
• 2.3.2 加载方式28-29
• 2.3.3 测试结果及分析29-30
• 2.4 顶板力学性质测定30-33
• 2.4.1 试件制取30-31
• 2.4.2 加载方式31-32
• 2.4.3 测试结果及分析32-33
• 2.5 煤岩变形破坏声电效应测定33-35
• 2.5.1 试验过程描述34
• 2.5.2 煤岩样的声发射和电磁辐射特征34-35
• 2.6 煤岩样吸水率试验测定35-36
• 2.7 小结36-38
• 3 褶皱构造对地应力场的影响38-48
• 3.1 褶皱的成因分析38-41
• 3.1.1 形成褶皱的力的作用方式38-39
• 3.1.2 褶皱作用类型39-40
• 3.1.3 岩层的成层性和厚度在褶皱形成中的作用40-41
• 3.1.4 岩层的岩石力学性质对褶皱形成的影响41
• 3.1.5 岩层埋藏深度以及应变速率对褶皱形成影响41
• 3.2 构造应力特点及其分类41-43
• 3.2.1 构造应力特点41-42
• 3.2.2 构造应力分类42-43
• 3.3 褶皱构造对地应力的影响43-46
• 3.3.1 原岩应力状态的影响因素43-44
• 3.3.2 褶皱构造对地应力场的影响44-46
• 3.4 小结46-48
• 4 构造应力对冲击矿压的控制及其作用48-74
• 4.1 褶皱附近冲击矿压发生的特点48-49
• 4.2 构造应力对冲击矿压的影响49-54
• 4.2.1 构造应力对顶板的影响49-53
• 4.2.2 构造应力对底板的影响53-54
• 4.3 单层褶皱形成过程中的应力和变形数值模拟研究54-61
• 4.3.1 FLAC 数值模拟方法55
• 4.3.2 单层褶皱应力和变形数值模拟分析55-57
• 4.3.3 模拟方案57
• 4.3.4 模拟结果及分析57-61
• 4.4 多层岩层褶皱形成过程中的应力和变形规律数值模拟研究61-62
• 4.4.1 模型建立61
• 4.4.2 模拟结果61-62
• 4.5 褶皱附近冲击矿压影响因素的数值分析62-70
• 4.5.1 模型的建立62-63
• 4.5.2 褶皱不同部位工作面开采对应力场的影响分析63-67
• 4.5.3 多工作面不同开采顺序对应力场分布的影响67-70
• 4.6 构造应力型冲击矿压的控制对策70-71
• 4.7 小结71-74
• 5 现场褶皱附近地应力场反演74-84
• 5.1 砚北矿地质开采技术条件74
• 5.2 砚北矿 2502 采区的地应力场反演74-82
• 5.2.1 模拟分析的必要性74-75
• 5.2.2 UDEC 模拟软件简介75
• 5.2.3 模拟计算剖面的选取75-76
• 5.2.4 模型的建立76-77
• 5.2.5 模拟结果分析77-82
• 5.3 小结82-84
• 6 褶皱附近冲击矿压灾害的防治84-102
• 6.1 250205~(上)工作面冲击危险性分析84-86
• 6.2 砚北矿褶皱冲击矿压危险监测86-94
• 6.2.1 电磁辐射法现场监测86-89
• 6.2.2 微震法现场连续监测89-92
• 6.2.3 钻屑法现场监测92-94
• 6.3 砚北矿褶皱冲击矿压解危措施及其实施94-100
• 6.3.1 冲击矿压强度弱化理论94-95
• 6.3.2 冲击危险区域及其防治措施的选择95
• 6.3.3 煤体卸压爆破95-96
• 6.3.4 注水进行卸压96-97
• 6.3.5 爆破破坏顶板完整性97-98
• 6.3.6 砚北矿褶皱冲击矿压解危措施效果验证98-100
• 6.4 小结100-102
• 7 结论102-104
• 参考文献104-108
• 作者简历108-110
• 学位论文数据集110

【引证文献】

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1 康宇;王维维;;东荣二矿回采巷道冲击矿压防治[J];黑龙江科技学院学报;2010年04期

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李成林;条带煤柱回收动压现象力学分析及应用[D];山东科技大学;2009年

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本文编号：338148