末采期结构式充填开采与顶板稳定控制研究
发布时间：2021-10-11 16:29
末采期由于动压剧烈,围岩变形破坏严重,需要留设较大的停采煤柱来保证工作面回撤支架的顺利进行,通过末采期回收停采煤柱并进行空间构建,不仅能够改善末采期工作面回撤支架应力环境,而且能够实现地下空间的利用。本文以登茂通矿为工程背景,采用理论分析与数值模拟对顶板的稳定性、破断方式、突变失稳规律以及空间构建所留设隔离体参数进行分析,确定了合理的隔离体留设参数,并对末采期停采煤柱回收及地下空间利用的经济效益进行了分析,得出了以下结论:（1）分析了顶板稳定性及其破断规律,并结合登茂通煤矿地质条件,得出顶板强度为中等稳定,破断方式为“O-X”型;同时建立了倾向隔离体力学模型,依据顶板稳定性等分析,推导了倾向隔离体支护强度与切顶阻力的计算公式,分析得出了倾向隔离体切顶阻力和支护强度随悬顶长度以及隔离体宽度的变化规律,考虑倾向隔离体充填材料和安全系数等因素,得出悬顶长度在3-6m范围内布置倾向隔离体,隔离体宽度3m,充填材料水灰比为1.5:1。（2）通过突变理论和强度折减法的分析,定义空顶突变失稳时的折减系数为空顶的安全系数,建立尖点突变模型,以空顶位移突变表示空顶的突变失稳,推导了折减系数与空顶中心最大...
【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】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
过程简图
1绪论7如图1-3过程简图，倾向隔离体留设之后，随着工作面继续推进，用于构建地下空间的采空区空顶面积不断增大，其顶板有可能发生突变失稳。结合数值模拟、突变理论以及强度折减法分析不同空顶长度时，通过不断折减顶板内摩擦角和粘聚力，即不同折减系数条件下，得出对应空顶中心最大下沉量，并绘制空顶下沉量与折减系数变化的散点图，然后对数据点进行拟合，得出空区顶板中心最大下沉量和折减系数拟合方程。依据拟合方程与突变理论相关函数的关系，求解出不同折减系数下的突变特征值，=0时表示空顶即将发生突变失稳，对应的折减系数即顶板安全系数，分析顶板安全系数随空顶长度的变化特征，确定合理的空顶长度。图1-3过程简图Figure1-3Processdiagram（3）结构式隔离体空间布置与参数研究如图1-4过程简图，基于空区顶板突变失稳的分析，结合数值模拟，通过控制变量分析不同结构式隔离体留设参数下，留设空间顶板、隔离体变形破坏规律以及空间利用率，进而确定合适的隔离体留设宽度、间距和强度等参数。
硕士学位论文8图1-4过程简图Figure1-4Processdiagram（4）技术经济效益分析结合工程背景，设计回收停采煤柱并进行隔离体留设，计算停采煤柱回收和空间利用产生的效益，确定空间构建的技术经济效益。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国利用废弃矿井建设地下储气库可行性研究及建议[J]. 武志德,郑得文,李东旭,邓雪杰. 煤炭经济研究. 2019(05)
[2]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)
[3]2014年以来我国煤矿新增地下空间资源研究[J]. 王行军,宁树正,刘亚然,王福国. 中国矿业. 2019(01)
[4]结构充填开采基础理论与地下空间利用构想[J]. 冯国瑞,杜献杰,郭育霞,戚庭野,王泽华,李庆东,李化运,康立勋. 煤炭学报. 2019(01)
[5]浅析突变理论及其工程应用[J]. 李宗奎. 四川建材. 2018(12)
[6]煤矿工作面采空区构建地下储水空间安全性分析[J]. 方刚. 矿业研究与开发. 2018(11)
[7]薄煤层石灰岩顶板巷旁充填沿空留巷关键参数研究与应用[J]. 王玉峰. 煤炭工程. 2018(07)
[8]基于尖点突变理论的小浪底库区附近采空区稳定性分析[J]. 高鹏翔. 工业安全与环保. 2018(06)
[9]关闭煤矿的资源开发利用与地质保障[J]. 任辉,吴国强,宁树正,朱士飞,贺小龙,梁叶萍,王行军,李海丽,耿建军,乔军伟. 中国煤炭地质. 2018(06)
[10]“后煤矿时代”地下空间开发利用的设计思考[J]. 赵玉栋. 煤炭工程. 2018(06)
博士论文
[1]沿空留巷充填区域直接顶稳定机理及控制技术研究[D]. 张自政.中国矿业大学 2016
[2]沿空留巷围岩结构运动稳定机理与控制研究[D]. 陈勇.中国矿业大学 2012
[3]典型顶板条件沿空留巷围岩结构分析及控制技术研究[D]. 阚甲广.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]煤矸石充填材料地球化学特征及重金属元素迁移行为研究[D]. 宋天奇.中国矿业大学 2019
[2]充填体-矿柱系统力学模型构建及破坏机制研究[D]. 叶洪涛.华北理工大学 2018
[3]沿空留巷巷旁充填体稳定机理研究[D]. 郝胜鹏.中国矿业大学 2017
[4]石膏矿大型采空区突变失稳机理及稳定性研究[D]. 汪尔乾.中国矿业大学 2017
[5]综采工作面末采阶段矿压显现规律研究[D]. 黄荣宾.西安科技大学 2015
[6]大红山铁矿1#铜矿带房柱法采空区顶板—矿柱稳定性分析[D]. 张绍周.昆明理工大学 2014
[7]基于突变理论的采空区稳定性分析与预测[D]. 刘夏临.武汉科技大学 2014
[8]采空区顶板—矿柱系统协同作用研究[D]. 周晓超.昆明理工大学 2013
[9]采空区顶板破坏模式判别方法及应用[D]. 刘明荣.江西理工大学 2012
[10]山西省煤矸石生态处置模式研究[D]. 张露露.陕西师范大学 2011
本文编号：3430869
【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】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
过程简图
1绪论7如图1-3过程简图，倾向隔离体留设之后，随着工作面继续推进，用于构建地下空间的采空区空顶面积不断增大，其顶板有可能发生突变失稳。结合数值模拟、突变理论以及强度折减法分析不同空顶长度时，通过不断折减顶板内摩擦角和粘聚力，即不同折减系数条件下，得出对应空顶中心最大下沉量，并绘制空顶下沉量与折减系数变化的散点图，然后对数据点进行拟合，得出空区顶板中心最大下沉量和折减系数拟合方程。依据拟合方程与突变理论相关函数的关系，求解出不同折减系数下的突变特征值，=0时表示空顶即将发生突变失稳，对应的折减系数即顶板安全系数，分析顶板安全系数随空顶长度的变化特征，确定合理的空顶长度。图1-3过程简图Figure1-3Processdiagram（3）结构式隔离体空间布置与参数研究如图1-4过程简图，基于空区顶板突变失稳的分析，结合数值模拟，通过控制变量分析不同结构式隔离体留设参数下，留设空间顶板、隔离体变形破坏规律以及空间利用率，进而确定合适的隔离体留设宽度、间距和强度等参数。
硕士学位论文8图1-4过程简图Figure1-4Processdiagram（4）技术经济效益分析结合工程背景，设计回收停采煤柱并进行隔离体留设，计算停采煤柱回收和空间利用产生的效益，确定空间构建的技术经济效益。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国利用废弃矿井建设地下储气库可行性研究及建议[J]. 武志德,郑得文,李东旭,邓雪杰. 煤炭经济研究. 2019(05)
[2]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)
[3]2014年以来我国煤矿新增地下空间资源研究[J]. 王行军,宁树正,刘亚然,王福国. 中国矿业. 2019(01)
[4]结构充填开采基础理论与地下空间利用构想[J]. 冯国瑞,杜献杰,郭育霞,戚庭野,王泽华,李庆东,李化运,康立勋. 煤炭学报. 2019(01)
[5]浅析突变理论及其工程应用[J]. 李宗奎. 四川建材. 2018(12)
[6]煤矿工作面采空区构建地下储水空间安全性分析[J]. 方刚. 矿业研究与开发. 2018(11)
[7]薄煤层石灰岩顶板巷旁充填沿空留巷关键参数研究与应用[J]. 王玉峰. 煤炭工程. 2018(07)
[8]基于尖点突变理论的小浪底库区附近采空区稳定性分析[J]. 高鹏翔. 工业安全与环保. 2018(06)
[9]关闭煤矿的资源开发利用与地质保障[J]. 任辉,吴国强,宁树正,朱士飞,贺小龙,梁叶萍,王行军,李海丽,耿建军,乔军伟. 中国煤炭地质. 2018(06)
[10]“后煤矿时代”地下空间开发利用的设计思考[J]. 赵玉栋. 煤炭工程. 2018(06)
博士论文
[1]沿空留巷充填区域直接顶稳定机理及控制技术研究[D]. 张自政.中国矿业大学 2016
[2]沿空留巷围岩结构运动稳定机理与控制研究[D]. 陈勇.中国矿业大学 2012
[3]典型顶板条件沿空留巷围岩结构分析及控制技术研究[D]. 阚甲广.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]煤矸石充填材料地球化学特征及重金属元素迁移行为研究[D]. 宋天奇.中国矿业大学 2019
[2]充填体-矿柱系统力学模型构建及破坏机制研究[D]. 叶洪涛.华北理工大学 2018
[3]沿空留巷巷旁充填体稳定机理研究[D]. 郝胜鹏.中国矿业大学 2017
[4]石膏矿大型采空区突变失稳机理及稳定性研究[D]. 汪尔乾.中国矿业大学 2017
[5]综采工作面末采阶段矿压显现规律研究[D]. 黄荣宾.西安科技大学 2015
[6]大红山铁矿1#铜矿带房柱法采空区顶板—矿柱稳定性分析[D]. 张绍周.昆明理工大学 2014
[7]基于突变理论的采空区稳定性分析与预测[D]. 刘夏临.武汉科技大学 2014
[8]采空区顶板—矿柱系统协同作用研究[D]. 周晓超.昆明理工大学 2013
[9]采空区顶板破坏模式判别方法及应用[D]. 刘明荣.江西理工大学 2012
[10]山西省煤矸石生态处置模式研究[D]. 张露露.陕西师范大学 2011
本文编号：3430869
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